Genel  Fizik  101  Laboratuar  Deneyleri                                                                                                                                              1  

DENEY 2

SABİT İVME İLE DÜZGÜN DOĞRUSAL HAREKET VE DÜZLEMDE HAREKET AMAÇ: Sabit ivme ile düzgün doğrusal hareket çalışılıp analiz edilecek ve eğik durumda bulunan

hava masasındaki diskin hareketi incelenecek ve ivmesi bulunacaktır. Aynı zamanda eğik

durumdaki hava masasından yatay olarak fırlatılan diskin hareketi çalışılıp analiz edilecek.

TEORİ:

Bu deneyde hızı aynı oranda değişen, düzgün doğrusal ilerleyen diskin hareketini ele alacağız.

Şekil 2.1.a’da gösterildiği gibi sürtünmesiz bir eğik düzlem formu oluşması için arka tarafı

yükseltilmiş bir hava masası düşünün. Eğer diski eğik düzlemin en tepesine koyup, aşağı

doğru kaymasına izin verirsek; diskin düz bir yolda ilerlediğini gözlemleriz. Fakat Şekil

2.1.b’de gösterildiği gibi veri kâğıdımızda oluşan noktalar eşit aralıklarda değildir. Bu, diskin

aşağıya doğru indikçe hızının artması anlamına gelir.

Şekil 2.1 a) Eğik durumdaki hava masasından aşağı doğru kayan diskin sistemi.

b) Veri kâğıdında diskin oluşturduğu noktalar

Diskin hareket yönünün pozitif x-ekseni olarak alalım. Gözlemlediğimiz hareket türü sabit

ivme ile düzgün doğrusal harekettir.

2

Zamanın fonksiyonu olarak diskin hız ve konumunun genel ifadeleri: v(t) = + at (2.1)

x(t) = + t + (2.2)

şeklindedir. Burada = x(t=0) ve = v(t=0) diskin t = 0’daki konumu ve hızıdır.

= 0 durumunda diskin konumu:

x(t) = + (2.3)

ile verilir. Eğer ’nin x’e karşı olan grafiği çizilirse, kesim noktası ve eğimi olan düz

bir çizgi elde ederiz.

Bu deneyde bir diğer hareket türü olan yatay olarak fırlatılan nesnenin hareketini de

inceleyeceğiz. Şekil 2.2.a’da gösterildiği gibi burada disk, = ilk hızı ile yatay olarak

fırlatılmaktadır.

Şekil 2.2 Eğik durumdaki hava masasından yatay olarak fırlatılan disk

a) Takip edilen yolun şematik çizimi

b) Veri kâğıdında diskin oluşturduğu veri noktaları

Veri kâğıdında oluşan noktalar Şekil 2.2.b’de gösterildiği gibi olmalıdır. Hareketi analiz

etmek için yatay ve dikey eksenler boyunca diskin hareketini bağımsız olarak inceleyeceğiz.

Genel Fizik 101 Laboratuar Deneyleri

3

Bu amaçla Şekil 2.2.b’deki gibi ilk noktayı merkez alarak x ve y eksenlerini çizeriz. Pozitif y-

ekseni yönü aşağı doğru alınır. Şekil 2.3’te her noktanın x ve y bileşenleri eksenlere göre

gösterilmiştir.

Şekil 2.3 x ve y eksenleri boyunca veri kâğıdındaki noktaların gösterimi

Noktaların x izdüşümlerinin arasındaki mesafelerin eşit olduğunu belirtelim. Yani diskin

hızının x bileşeni sabittir. y-ekseni boyunca harekette ise diskin y izdüşümleri arasındaki

mesafelerin zamanla arttığını belirtelim. Aslında y-ekseni boyunca diskin ivmesi, eğik

durumdaki hava masasında serbest halde bırakılan diskin ivmesinden başka bir şey değildir.

Sonuç olarak, x-ekseni boyunca hareket

= (2.4) x = t (2.5) y-ekseni boyunca hareket

= at (2.6)

y = (2.7)

denklemleriyle verilmektedir. Eğer denklem (2.7)’den t’yi denklem (2.5)’i kullanarak yok

edersek y’yi, x ve ’in fonksiyonu olarak elde ederiz:

y = = (2.8)

Bu parabol denklemi diskin x-y düzlemindeki hareketinin şeklini belirler.

4

ARAÇLAR:

• Hava masası

• Disk fırlatıcı

• Tahta bloklar ( hava masasını istenen eğim açısında yatırmak için )

• Milimetre Taksimatlı cetvel

• Milimetrik grafik kâğıdı.

DENEYİN YAPILIŞI:

Bu deney iki bölümden oluşur ve eğik durumdaki hava masası kullanılarak yapılacaktır. İlk

olarak hava masasını hazırlayın ve daha sonra tahta blokları kullanarak masayı eğik konuma

getirin. Eğim açısının ( ) sinüs değerini hava masasının tahta blok konulan kenarının deney

masasından yüksekliğini ve deney masasına değen karşı kenara uzalığını cetvel kullanarak

ölçerek hesaplayın. Disklerden birini hava masasının sağ alt köşesinde karbon kâğıdının

üstüne koyup sabit olarak tutun. Her iki deneyde de sadece tek bir disk kullanılacaktır.

Bölüm I: Sabit İvme İle düzgün Doğrusal Hareket

1. Diski eğik durumdaki hava masasın tepesine koyun. Sadece (P) anahtarını çalıştırın.

Diskin düzlemden serbest olarak aşağıya doğru kaydığını kontrol edin.

2. Sparktimer’ın frekansını 20Hz’e ayarlayın (eğer f = 20Hz ile alınan noktalar analiz

için uygun değilse frekansı 10Hz’e getirebilirsiniz.). Diski eğik düzlemin üst noktasına

koyun. (P) ve (S) anahtarlarını en üst seviyesine gelince anahtarların üstünden

ayağınızı kaldırın.

3. Hava masasındaki veri kâğıdını alın ve üzerinde oluşan noktaları kontrol edin. Diskin

kat ettiği yolu pozitif x-ekseni olarak alın. Veri noktalarını; ilk noktadan başlayarak 0,

1, 2, ...5 şeklinde numaralandırın. İlk noktayı x = 0 ve t = 0 alarak diğer noktaların 0

noktasından uzaklıklarını ölçün. Bir de bu noktaların t zamanlarını belirleyin.

Genel Fizik 101 Laboratuar Deneyleri

5

4. Bulduğunuz verileri kullanarak ’ye karşı x’in grafiğini çizin. En iyi ve en kötü

doğrusal eğrileri çizin ve diskin ivmesini (a ) bulun.

Şekil 2.4 Eğik durum hava masasının kenarında atıcının ayarlanması Bölüm II: Yatay Atış

1. Bu bölümde veri kâğıdının diğer tarafını kullanın.

2. Disklerden bir tanesini eğik durumdaki hava masasının sağ alt köşesine katlanmış bir

parça kâğıt koyarak sabitleyin.

3. Eğik düzlem hava masasının sol tarafına (üst kenarından yaklaşık 10 cm) atıcıyı

yerleştirin ve fırlatma açısını sıfır dereceye ayarlayın (Şekil 2.4’de görüldüğü gibi).

4. Diski ayarlanmış atıcıya yerleştirin ve yalnız P anahtarını çalıştırarak atıcının uygun

bir yol güzergâhı verebilmesi için lastikteki gerilimi ayarlayan birkaç test atışı yapın.

6

5. Şimdi P anahtarını çalıştırın ve diski ayarlanmış atıcıya yerleştirin, sonra Sparktimer’ı

tetiklenmesi için S anahtarını çalıştırırken aynı anda diski serbest bırakın. Disk veri

kâğıdının en alt noktasına gelene kadar anahtarı açık tutun ve sonrada ayağınızı

kaldırın.

6. Veri kâğıdını kaldırmadan önce diski dışarıya atıcının tam karşısına koyun, P ve S

anahtarlarını aynı anda çalıştırın ve eğik düzlemden diskin serbest olarak kaymasını

sağlayın.

7. Şimdi veri kâğıdını hava masasından alın ve elde ettiğiniz yolları dikkatlice gözden

geçirin. Aşağıdaki Şekil 2.5’de gösterildiği gibi yollar elde etmelisiniz. Şekilde olduğu

gibi iki yolu A ve B diye belirtin. Eğer analiz yapmak için veri noktalarınız uygun

değilse, deneyi yeniden yapın ve yeni verileri alın.

Şekil 2.5 Veri kâğıdındaki noktalar

8. Her iki yoldaki verileri birinci noktadan başlayarak daire içine alın ve 0, 1, 2, ....., gibi

numaralandırın.

9. A yolu için x ve y-eksenlerini çizin. Bunu yaparken ilk olarak B yoluna paralel ve A

yolunun birinci noktasından (0 noktası) geçen bir doğru çizilir. Bu doğru y-ekseni

olmalıdır. O zaman x-eksenini elde edebilmek için 0 noktasından başlayan ve bu

doğruya dik olan yatay bir doğru çizilir. Pozitif y yönünü aşağıya doğru alın.

Genel Fizik 101 Laboratuar Deneyleri

7

10. Şimdi noktaların x ve y izdüşümlerini elde etmek için A yolundaki her noktadan x ve

y-eksenlerinin normallerini çizin. Şekil 2.3’e benzeyen bir şekil elde etmelisiniz.

11. Uçuş zamanını (diskin hareketi süresince geçen toplam zaman) ve atışla alınan

yolu R (hareket süresince kat edilen yatay uzaklık) ölçün ve kayıt edin. R’yi ve ’yi

kullanarak atışın hızı ’i bulun.

12. A yolunun 0 noktasından başlayarak 5 veri noktasının bu noktaya olan y izdüşümleri

uzaklıklarını ölçün. Ayrıca bu noktaların her birine karşılık gelen zamanları da

belirleyin.

13. A ve B yolları için 5. noktadan 0. noktaya olan uzaklığı y alıp denklem (2.7)’yi

kullanarak ve ivmelerini bulun. Sonuçları Bölüm I’deki bulduğunuz ivme

değeriyle karşılaştırın.

8

AMAÇ:

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

Bölüm I: Sabit İvme İle düzgün Doğrusal Hareket

1. Veri kâğıdında elde ettiğiniz hareketi açıklayın ve bu verileri kullanarak aşağıdaki

tabloyu doldurun.

Noktalar x ± Δx (cm) t ± Δt (sn) t2 ± Δt2 (sn2) 0

1

2

3

4

5

Deney 2 RAPOR

SABİT İVME İLE DÜZGÜN DOĞRUSAL HAREKET VE DÜZLEMDE

HAREKET

Adı Soyadı: No: Bölüm: Şube:

Genel Fizik 101 Laboratuar Deneyleri

9

2. Hata hesaplarını detayları ile gösteriniz:

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

3. Tablodaki verilerinizi kullanarak x-t2 grafiği çizin ve grafiğin en iyi ve en kötü

eğimlerini bulun.

Eb=………………………cm/sn2

Ew=………………………cm/sn2

4. İvmeyi hata payıyla birlikte yazın.

a ± Δa=…………………….cm/sn2

10

Bölüm II: Yatay Atış

1. Yatay atış hareketinde diskin uçuş zamanını (tu) ve menzilini (R) bulun.

tu=……………………sn

R=……………………cm

2. Diskin x eksenindeki hızını v0 hesaplayın;

v0 =………………………cm/sn

3. A ve B yolları için aşağıdaki tabloyu doldurun. A yolu B yolu Noktalar y± Δy (cm) t± Δt (sn) y± Δy (cm) t± Δt (sn)

0 0 0 0 0 1 2 3 4 5

4. A ve B atışlarının ivmelerini hesaplayın. Bu ivmeleri birbirleriyle ve Bölüm I’de

bulduğunuz ivmelerle karşılaştırın

aA=……………………….cm/sec2

aB=………………………..cm/sec2

Genel Fizik 101 Laboratuar Deneyleri

11

Deneyin Sonucu ve Tartışmalar: …………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………