ERDEMLİ ANADOLU LİSESİ 3. MERSİN FİZİK OLİMPİYATI 30 NİSAN 2016, 09.30-12.30

SINAVIN YAPILDIĞI İL: .......................................................................................……. ADI: ……………………………………SOYADI: ……………………….…………............. OKULU: …………………………………….............……………………............................ HABERLEŞME ADRESİ VE TELEFONU: ……………………………………………….. ………………………………………………………….……………………………………… İMZA………………………………………………………….……………………………….. SINAVLA İLGİLİ UYARILAR:

Bu sınavda toplam 20 soru olup her sorunun sadece bir doğru yanıtı vardır. Doğru yanıtı, soru kitapçığı üzerinde bir çember içine alarak, işaretleyiniz.

Her soru eşit değerdedir

4 yanlış cevap 1 doğru cevabı götürecektir..

Herhangi bir yardımcı materyal, hesap makinesi ya da müsvedde kâğıt kullanılması yasaktır. Soru kitapçığındaki boşlukları müsvedde için kullanabilirsiniz.

Sınav başladıktan sonraki yarım saat içinde sınav salonundan ayrılmak yasaktır.

Sınav salonundan ayrılmadan önce soru kitapçığınızı eksiksiz olarak görevlilere teslim etmeyi unutmayınız, aksi halde sınavınız geçersiz sayılacaktır.

Erdemli Anadolu Lisesi 3. Fizik Olimpiyatı–2016 Sınavında sorulan soruların üçüncü kişiler tarafından kullanılması sonucunda doğacak olan hukuki sorunlardan Erdemli Anadolu Lisesi ve Olimpiyat Komisyonu sorumlu tutulamaz. Olimpiyat Komisyonu, bu tip durumlarda sorular ile ilgili görüş bildirmek zorunda değildir.

BAŞARILAR DİLERİZ

1. Hidrojen Atomunda Elektrona Etki Eden Kuvvetler

Hidrojen atomunda çekirdek tarafından elektrona uygulanan elektrostatik kuvvetin, yine

çekirdeğin elektrona uyguladığı kütle çekim kuvvetine oranı aşağıdakilerden hangisine, yaklaşık

olarak karşılık gelir?

𝐺 ; Evrensel çekim sabiti, değeri 6,67. 10−11 𝑁𝑚2 𝑘𝑔2⁄

𝜀𝑜 ; Boşluğun dielektrik katsayısı, değeri 8,85. 10−12 𝐹 𝑚⁄

𝑐 ; Işık hızı, değeri 3. 108 𝑚 𝑠⁄

𝑞𝑒 ; Elektronun yükü, değeri −1,6. 10−19𝐶

𝑞𝑝 ; Protonun yükü, değeri 1,6. 10−19𝐶

𝑚𝑒 ; Elektronun kütlesi, değeri 9,11. 10−31𝑘𝑔

𝑚𝑝 ; Protonun kütlesi, değeri 1,67. 10−27𝑘𝑔

𝜋 ; çemberin çevresinin çapına oranı, değeri 3,14

A)

5G

B) 𝜀𝑜−4 C) 5c D)

5

6

c E)

5

2

pq

2. Makaralı Kaldıraç

Şekildeki sistemde kullanılan iplerin ağırlığı önemsenmemektedir. Makaranın ve çubuğun kütlesi

2𝑘𝑔 dır. X ve Y cisimleri serbest bırakıldığında hareketleri süresince çubuğun yatay konumunun

değişmediği görülüyor. Buna göre Z cisminin kütlesi kaç kilogramdır? (Makaranın eylemsizlik

momentini önemsemeyiniz.)

A) 11 B) 13 C) 17 D) 21 E) 23

2L L

6kg

2kg

X

Y

Z

yatay

3. Sıvıların Kaldırma Kuvveti

Yan yüzeyi ile tabanı arasındaki açı 45𝑜 olan düzgün kesik koni şeklindeki katı cisim yoğunluğu

bilinmeyen bir sıvı içine bırakıldığında yüksekliğinin2

3 si sıvı içinde kalacak şekilde dengeleniyor.

Kaba, yoğunluğu kaptaki sıvının yoğunluğundan daha küçük ve 1 𝑔 𝑐𝑚3⁄ olan başka bir sıvı

konulduğunda yüksekliğinin 1

3 i bir sıvıda

2

3 si diğer sıvıda olacak şekilde dengeleniyor. Buna

göre cismin yapıldığı maddenin yoğunluğuna en yakın değer, 𝑔/𝑐𝑚3 cinsinden, aşağıdakilerden

hangisidir.

(Cismin alt tabanının çapı 30𝑐𝑚, yüksekliği 12𝑐𝑚 dir.)

A) 1,2 B) 1,3 C) 1,4 D) 1,5 E) 1,6

4. Basınç ve Denge

5ℎ yükseklikteki iki silindir ile şekildeki kap elde edilmiştir. Kabın alt kısmının yarıçapı 2𝑟, üst

kısmının yarıçapı ise 𝑟 dir. Ağırlığı, uygulanan kuvvetin 1

5’i olan piston üzerinde 2ℎ yüksekliğinde

𝑑 yoğunluklu sıvı bulunmaktadır. Kabın üst kısmında bulunan musluk kapatıldıktan sonra piston

h kadar yükseltilmek isteniyor. Son durumda pistona uygulanan kuvvet, başlangıçta uygulanan

kuvvetin kaç katı olur?

(Açık hava basıncını 𝑃𝑜 = 5ℎ𝑑𝑔 alınız.)

A) 17

2 B)

49

4 C)

21

4

D) 51

5 E)

21

5

5. Termal Genleşme

Dik silindir biçimindeki bir kabın %85’i sıvı ile doludur. Kabın yapıldığı maddenin boyca genleşme

katsayısı 𝜆, sıvının hacimce genleşme katsayısı ise 𝛼 = 50𝜆 dır. Kaba bir miktar ısı verilip kabın

ve sıvının sıcaklıkları ΔT kadar artırıldığında kabın %90’ı sıvı ile dolu oluyor. Buna göre sıcaklık

artışı ΔT, aşağıdakilerden hangisine eşittir? (𝜆 ≪ 1)

A)

1

16 B)

1

18 C)

1

850 D)

1

17 54 E)

1

796

6. İdeal Gazın İç Enerjisi

Şekildeki düzenekte tüm yaylar özdeştir. m kütleli, sürtünmesiz, hareketli ve sızdırmaz piston n

mol, tek atomlu ideal bir gazı hapsetmiştir. 3m kütleli cisim; üçlü yaya bağlı ve ağırlığı önemsiz

olan tablaya yapışma olmaksızın temas etmektedir. Piston ve cisim aynı maddeden yapılmış olup

ısınma ısıları 𝑐 dir. Cismin ok yönünde itildiğini ve üçlü yayın x kadar sıkıştırılıp serbest

bırakıldığını, yaydan ayrılan cismin pistona elastik olmayan çarpışma yapıp yapıştığını ve pistona

bağlı yayın en fazla x kadar sıkıştığını düşünelim. Bu olayda; elastik olmayan çarpışma sonucu

açığa çıkan ısı enerjisinin tamamının cisim ve piston tarafından soğurulduğunu ve bunun

sonucunda cismin sıcaklığının ∆𝑇1 kadar; piston maksimum sıkıştığında gazın sıcaklığının da ∆𝑇2

kadar arttığını varsayalım. Buna göre 1

2

T

T

oranı kaçtır?

(Sistemde tüm sürtünmeler ihmal edilmiştir. Tek atomlu bir ideal gazın iç enerjisindeki değişim

3

2nR T dir.)

A) 20

9

nR

mc B)

9

40

nR

mc C)

3

10

nR

mc D)

9

20

nR

mc E)

40

9

nR

mc

piston

3m m

tabla

7. Karınca ve Yerdeğiştirme

Boyutları 20cm, 20cm ve 40cm olan tuğlalardan örülen şekildeki duvar köşesinin X noktasından Y

noktasına ve oradan da Z noktasına sabit hızla yürüyen bir karınca düşünün. Karıncanın net yer

değiştirmesinin büyüklüğü kaç cm dir?

A) 60√2 B) 20√3 C) 20(√5 + 2√2)

D) 80 E) 60

X

Z

Y

8. Vahşi Doğa

Doğa kanunlarının tersine çevrildiğini ve bir ceylanın bir çitayı doğrusal bir yolda kovaladığını

düşünün. Ceylan ile çita arasındaki mesafe, zamanın bir fonksiyonu olarak 212 8t t denklemi

ile değişmektedir.

Kaçıncı saniyede çıta ceylana göre durgundur? Kaçıncı saniyede ceylan çitayı yakalar? Ceylan

çitayı yakalamadan hemen önce ceylanın çitaya göre sürati kaç m/s dir?

A) 6. saniyede çita ceylana göre durgundur. Yaklaşık 12. saniyede ceylan çitayı yakalar. Ceylan

çitayı yakalamadan hemen önce ceylanın çitaya göre sürati yaklaşık 16 m/s dir.

B) 6. saniyede çita ceylana göre durgundur. Yaklaşık 10. saniyede ceylan çitayı yakalar. Ceylan

çitayı yakalamadan hemen önce ceylanın çitaya göre sürati yaklaşık 12 m/s dir.

C) 4. saniyede çita ceylana göre durgundur. Yaklaşık 9. saniyede ceylan çitayı yakalar. Ceylan

çitayı yakalamadan hemen önce ceylanın çitaya göre sürati yaklaşık 10 m/s dir.

D) 4. saniyede çita ceylana göre durgundur. 6. saniyede ceylan çitayı yakalar. Ceylan çitayı

yakalamadan hemen önce ceylanın çitaya göre sürati yaklaşık 4 m/s dir.

E) Ceylanın çitayı yakalaması mümkün değildir.

9. Serbest Düşme ve İtme

“Bir cismin momentumundaki değişime neden olan etken cisme uygulanan itmedir.”

Buna göre, yatay düzlemde sabit hızla hareket eden bir platformun üzerine serbest bırakılan

cismin platforma tam esnek çarptıktan hemen sonraki hızının büyüklüğü ne olur?

(Cisim ile platform arasındaki sürtünme katsayısı ; Cismin platformun üst yüzeyinden serbest

bırakıldığı yükseklik 𝐻; sistemin bulunduğu yerde yerçekimi ivmesi 𝑔 dir).

A) 1

2 22 (1 2 )gH

B)

12 22 (1 4 )gH

C) 1

2 22 (1 6 )gH

D)

12 22 (1 8 )gH

E) Verilenlerle cismin çarpma sonrası hızı bulunamaz.

10. Serbest Düşme ve Çembersel Hareket

R yarıçaplı silindirik bir kabuk, ekseni etrafında sabit açısal hızla dönmektedir. Silindir, tam

şekilde gösterilen konumda iken silindirin üst noktasından 4

RH kadar yükseklikten bir cisim

serbest bırakılıyor. Cisim, A noktası ilk kez üst noktadan geçerken A noktasında bulunan delikten

silindir içine giriyor. Cisim, B noktası ilk kez alt noktadan geçerken silindire çarpıyor. Buna göre, A

noktasının düşeyle yaptığı açının, B noktasının düşeyle yaptığı açıya oranı

oranı

aşağıdakilerden hangisine eşittir. (Tüm sürtünmeler ihmal edilmiştir.)

A) 3

2 B)

5

2 C)

5

3

D) 3 E) 4

R

H

B

A

11. Yuvarlanan Lastik Teker

Yarıçapı r olan bir lastik teker şekilde belirtilen yolu kaymadan yuvarlanarak alıyor. Teker yolun

sonuna kadar kaç devir yapar?

(Yolun ilk kısmının eğrilik yarıçapı R; ikinci kısmının ise eğrilik yarıçapı 2

3

R dir.)

A)

1 61

24

R

r B)

11

24

R

r C)

11

24

R

r D)

4

R

r E)

4R

r

3

4

12. Eğik Atış ve Basit Sarkaç

𝑚 kütleli cisim yatayla 60o lik açı yapacak şekilde v hızıyla atılıyor. Cisim, hızının minimum

olduğu anda, 1 metre uzunluğundaki ağırlıksız ipe bağlı 𝑀 = 3𝑚 kütleli cisme merkezi çarpıp

yapışıyor. Çarpışmadan sonra ortak kütle, ip düşeyle 30o yapacak şekilde yükseliyor. 𝑚 kütleli

cismin atılma hızı kaç m/s dir?

2 3 1( 10 / ; sin60 cos30 ; sin30 cos60 )

2 2

o o o og m s

A) 1

2640 2 3

B)

1

23640 1

2

C)

1

2380 1

2

D) 1

280 2 3 E) 1

2160 2 3

60om

Mv

13. Eğik Düzlem

Şekildeki eğik düzlem sisteminde 𝑚 kütleli X cismi ve √3𝑚 kütleli Y cismi yay hiç gerilmeyecek

şekilde tutuluyor. Sistem serbest bırakıldığında yay sabit 𝑘 olan yayın maksimum uzaması

aşağıdakilerden hangisine eşit olur? (Tüm sürtünmeler ihmal edilmiştir.)

A) 2

3

mg

k B)

( 3 1)

2

mg

k C)

2mg

k D)

2

mg

k E)

mg

k

30o

XY

14. Paralel Levhalar

Yükleri sırasıyla Q ve Q olan yeterince geniş özdeş levhalar, şekildeki gibi aralarında d

mesafesi olacak şekilde tutuluyorlar. Bu durumdayken I. levhadan bir elektron; II. levhadan bir

proton serbest bırakılıyor. Buna göre, d mesafesi artırıldığında aşağıdaki ifadelerden hangisi

doğru olur?

A) Levhalar arasındaki elektrik alanın büyüklüğü azalır.

B) Levhalarda depolanan enerji azalır.

C) I. levhadan serbest bırakılan elektronun ivmesi azalır.

D) II. levhadan serbest bırakılan protonun karşı levhaya çarpma hızı değişmez.

E) Hiç biri.

Q Qd

15. Elektrik Devresi

Şekildeki elektrik devresinin kurulumunda kullanılan dirençler özdeş, üreteçlerin iç direnci

önemsizdir. İç direnci yeterince büyük olan voltmetre kaç voltu gösterir?

A) 11 B) 13 C) 15 D) 16 E) 17

V

2V

8V

16V

16. Mıknatıs ve Sarkaç

Kütlesi önemsiz bir ipin ucuna bağlı çelik bilye

şekildeki özdeş mıknatıslar arasında dengelenmiştir.

Buna göre çelik bilyenin ağırlığının ipteki gerilme

kuvvetine oranı aşağıdaki sayılardan hangisine en

yakındır?

A) 0,4 B) 0,5 C) 0,6

D) 0,7 E) 0,8

NS

N

S

d

2

d

2

d

d

17. Manyetik Kuvvet

Elektriksel olarak tamamen yalıtkan olan yatay ve düşey düzlemlere sabitlenmiş iki iletken ve

birbirine paralel raylar üzerinde, raylardan çıkması mümkün olmayan iletken bir çubuk ancak

dengede kalmaktadır. Ortamda −𝑧 yönünde büyüklüğü 0,4 𝑇𝑒𝑠𝑙𝑎 olan düzgün bir manyetik alan

bulunmaktadır. Üretecin kutupları ters çevrilip, çubuk serbest bırakıldığında 5

g ivmesiyle

hızlanmaya başlıyor. Buna göre çubuğun kütlesi kaç kg dır?

(Çubuğun uzunluğu 50𝑐𝑚, direnci 3Ω; üretecin elektromotor kuvveti 20𝑉𝑜𝑙𝑡, iç direnci 1Ω dur.

Hareket süresince akım sabit kalmaktadır. 𝑠𝑖𝑛30𝑜 = 0,5; 𝑔 = 10𝑚/𝑠2)

A) 1,2 B) 1 C) 0,8 D) 0,5 E) 0,1

x

z

y

𝐵 ⨷

30𝑜

18. Merceklerde Aydınlanma

Bir mercek, asal ekseni üzerinde ve optik merkezinden 40 cm uzaklıkta bulunan 10cm boyundaki

cismin görüntüsünü düz ve cismin boyunun 3 katı büyüklüğünde oluşturuyor. Bu merceğin asal

ekseninin üzerinde olacak şekilde, 80 cm önüne ışık şiddeti 120cd olan noktasal ışık kaynağı

konuluyor. Merceğin diğer tarafında, asal eksen üzerinde ve mercekten 3m uzaklıktaki bir

noktada aydınlanma şiddeti kaç lx olur?

A) 1000

3 B)

9040

3 C)

1040

3 D) 3000 E) 3300

19. Kırılma ve Sınır Açısı

“Magenta renkli ışık saf kırmızı ışık ile saf mavi ışığın

karışımıdır.”

Şekildeki havuzun tabanında magenta ışık yayan noktasal bir

kaynak vardır. Sıvı yüzeyinde meydana gelen halka şeklindeki

kırmızı bölgenin alanının dairesel magenta bölgenin alanına

oranı aşağıdakilerden hangisine eşittir?

(Kırmızı ışığın sıvı içindeki hızı u, mavi ışığın sıvı içindeki hızı v dir. Kırmızı ışığın tam yansımaya

başladığı noktaya geliş süresi, mavi ışığın tam yansımaya başladığı noktaya geliş süresine eşittir.

Havanın ışığı kırma indisi yaklaşık 1 dir.)

A)

4

1u

v B)

4

1u

v

C)

22

1u

v D)

22

1u

v E)

4

1u

v

sıvı

hava

ışık kaynağı

20. Çift Oluşumu

Bir çift oluşumu olayında yüksek enerjili foton büyük kütleli bir atom çekirdeği ile etkileştiğinde

elektron ve karşıt elektron (pozitron) oluşmaktadır. Pozitron ve elektronun bazı özellikleri

tablodaki gibidir.

Sis odasında gerçekleşen bir çift olayında oluşan pozitron ve elektron çifti 0,2 Tesla

büyüklüğünde düzgün bir manyetik alanda 22,5.10 m yarıçaplı çembersel bir yörünge izliyor.

Buna göre bu çifti oluşturan fotonun enerjisi kaç MeV tur?

(Özel görelilik teorisine göre elektronun ve pozitronun durgun kütle enerjisi 0,51MeV toplam

enerjisi 𝐸2 = 𝑃2𝑐2 + 𝑚𝑜2𝑐4 , 1𝑀𝑒𝑉 = 1,6. 10−13𝐽)

A) 4,02 B) 5 C) 3,2 D) 1,6 E) 2,01

Tanecik Kütlesi (kg) Yük (C)

Pozitron 9. 10−31 +1,6. 10−19 Elektron 9. 10−31 −1,6. 10−19

CEVAP ANAHTARI

1. D

2. C

3. A

4. D

5. E

6. B

7. E

8. C

9. B

10. D

11. A

12. A

13. C

14. E

15. B

16. E

17. B

18. D

19. A

20. C