gamedschool

Serbest Düşme ve İki Boyutta Sabit İvmeli Hareket konu anlatımı

11. sınıf Fizik · Kuvvet ve Hareket

Lise · 11. sınıf · Fizik · Ünite: Kuvvet ve Hareket · ~3 dk okuma

Serbest düşme: hava direncinin ihmal edildiği düşüş, yer çekimi ivmesi g ≈ 9,8 m/s² (≈ 10 m/s²); v = g·t, h = ½·g·t², v² = 2·g·h; düşme hareketinin grafikleri; iki boyutta hareketin bileşenlere ayrılması; yatay atış (yatayda sabit hız, düşeyde serbest düşme), eğik atış (en yüksek nokta, uçuş süresi, menzil, 45° en büyük menzil); hareketin bağımsızlığı ilkesi.

Serbest düşme

Serbest düşme: Hava direncinin ihmal edildiği, yalnızca yer çekimi etkisindeki ilk hızsız düşüş

  • Tüm cisimler kütlesinden bağımsız olarak aynı g ivmesiyle düşer (Galileo). Ay’da tüy ile çekiç aynı anda düşer (Apollo 15, 1971).
  • g ≈ 9,8 m/s² (hesaplarda 10 m/s²)

Denklemler (ilk hız 0):

BüyüklükFormül
Hızv = g · t
Düşülen yolh = ½ · g · t²
Zamansızv² = 2 · g · h

Örnek: 45 m yükseklikten bırakılan taş: 45 = 5t² → t = 3 s, yere çarpma hızı v = 10 · 3 = 30 m/s

Grafikler: v-t grafiği doğru (eğimi g), konum-zaman grafiği parabol

Yatay atış

Hareketin bağımsızlığı: Yatay ve düşey hareketler birbirini etkilemez; ayrı ayrı incelenir.

Yatay atış: Cisim h yüksekliğinden v₀ yatay hızıyla atılır.

  • Yatayda: Kuvvet yok → sabit hız: x = v₀ · t
  • Düşeyde: Serbest düşme: h = ½ g t²
  • Uçuş süresi yalnızca yüksekliğe bağlıdır: t = √(2h/g)
  • Aynı yükseklikten bırakılan ve yatay atılan iki top yere aynı anda düşer!

Örnek: 45 m yükseklikteki bir uçurumdan 15 m/s ile yatay atılan taş: t = 3 s, yatayda x = 45 m gider.

Eğik atış

Cisim yatayla α açısı yaparak v₀ hızıyla atılır.

  • Bileşenler: vₓ = v₀ · cos α (sabit) · v_y = v₀ · sin α (yukarı, g ile azalır)
  • En yüksek nokta: Düşey hız 0, yalnızca yatay hız vardır. Çıkış süresi t₁ = v_y / g
  • Maksimum yükseklik: h_max = v_y² / 2g
  • Uçuş süresi: 2 · t₁
  • Menzil: x = vₓ · uçuş süresi
  • 45° atış en büyük menzili verir; 30° ve 60° gibi tümler açılar aynı menzili verir.

Örnek: vₓ = 20 m/s, v_y = 20 m/s → t₁ = 2 s, h_max = 400/20 = 20 m, uçuş 4 s, menzil 80 m

Gerçek hayatta: Basketbol atışı, futbolda serbest vuruş, su fıskiyeleri, gülle atma (hava direnci gerçek menzili kısaltır).

Kavramlar

serbest düşme
yalnız yer çekimiyle düşüş
yer çekimi ivmesi
g ≈ 9,8 m/s²
menzil
yatayda alınan toplam yol
yatay atış
yatay hızla yüksekten atış
eğik atış
açılı atış
Önemli noktalar
  • Serbest düşmede tüm cisimler kütleden bağımsız g ile düşer
  • v = gt, h = ½gt², v² = 2gh
  • Yatay ve düşey hareketler birbirinden bağımsızdır
  • Yatay atış: yatayda sabit hız, düşeyde serbest düşme
  • Eğik atışta en tepede düşey hız sıfır
  • 45° en büyük menzil; tümler açılar eşit menzil

Örnek soru ve çözümü

Soru

Grafiğe göre serbest düşen bir cismin 3. saniyedeki hızı kaçtır? İlk 3 saniyede kaç metre düşmüştür?

Çözüm

v = 10 · 3 = 30 m/s. h = ½ · 10 · 9 = 45 m (v-t grafiğinin altındaki üçgen alan: 3 · 30 / 2 = 45).

Çözümlü örnekler

1. 80 m yükseklikten bırakılan cisim kaç saniyede yere düşer? (g = 10 m/s²) KolayÇözüm

80 = 5t² → t = 4 s.

2. 20 m yükseklikten 10 m/s yatay hızla atılan top yatayda kaç m uzağa düşer? OrtaÇözüm

t = √(40/10) = 2 s → x = 10 · 2 = 20 m.

3. Yatayla 37° açıyla 50 m/s hızla atılan cismin maksimum yüksekliği ve menzili nedir? (sin 37° = 0,6; cos 37° = 0,8) ZorÇözüm

vₓ = 40, v_y = 30 m/s. t₁ = 3 s; h_max = 900/20 = 45 m; uçuş 6 s; menzil 40 · 6 = 240 m.

Sık yapılan hatalar

  • Ağır cisimlerin (hava direnci yokken) daha hızlı düştüğünü sanmak.
  • En yüksek noktada hızın tamamen sıfır olduğunu düşünmek (yatay hız vardır).
  • Yatay atışta uçuş süresinin atış hızına bağlı olduğunu sanmak.

Biliyor muydun?

Apollo 15 astronotu David Scott Ay’da bir çekiç ile bir şahin tüyünü aynı anda bıraktı; ikisi de yüzeye aynı anda düştü ve Galileo’nun 350 yıllık öngörüsü canlı yayında doğrulandı!

Kendini dene

1. Serbest düşen bir cismin 2 saniye sonraki hızı kaçtır? (g = 10 m/s²)
  1. 40 m/s
  2. 20 m/s
  3. 10 m/s
  4. 5 m/s
Cevabı göster

Doğru cevap: B) 20 m/s · v = gt.

2. Grafiğe göre serbest düşmede v-t grafiğinin eğimi neyi verir?
  1. Konumu
  2. Kütleyi
  3. Kuvveti
  4. Yer çekimi ivmesini
Cevabı göster

Doğru cevap: D) Yer çekimi ivmesini · Eğim = a.

3. 125 m yükseklikten bırakılan taş kaç saniyede yere düşer?
  1. 5 s
  2. 25 s
  3. 3 s
  4. 12,5 s
Cevabı göster

Doğru cevap: A) 5 s · 125 = 5t².

4. Hava direnci yokken 1 kg ve 10 kg’lık iki top aynı yükseklikten bırakılırsa hangisi önce düşer?
  1. 10 kg’lık
  2. 1 kg’lık
  3. Yüksekliğe göre değişir
  4. Aynı anda düşerler
Cevabı göster

Doğru cevap: D) Aynı anda düşerler · Galileo.

5. Yatay atışta yatay hız nasıl değişir?
  1. Azalır
  2. Sıfır olur
  3. Sabit kalır
  4. Artar
Cevabı göster

Doğru cevap: C) Sabit kalır · Kuvvet yok.

Konunun tüm sorularını ve testlerini gamedschool’da çözebilir, yanlışlarını tekrar edebilirsin.

11. Sınıf Fizik konuları
Konuyu oyunla pekiştir

gamedschool’da bu konunun testlerini çöz, XP ve altın kazan, Pixel Dünyası’nda arkadaşlarınla buluş. Öğrenciler için ücretsiz.

Ücretsiz kayıt ol