Embed Size (px)
Citation preview
MANİSA CELAL BAYAR ÜNİVERSİTESİ
EĞİTİM FAKÜLTESİ
FEN BİLGİSİ EĞİTİMİ ANABİLİM DALI
GENEL FİZİK LABORATUARI - I
DENEY KILAVUZU
Eylül 2016
2
İmza Çizelgesi
Öğrencinin
Adı Soyadı :
Numarası :
İmzası :
Lab. Günü ve Saati :
Grup Adı - Grup No :
Grup Arkadaşları :
Deney No Deneyin adı Tarih İmza Not Açıklamalar
* İki haftadan fazla devamsızlık yapan öğrenci final sınavına giremez ve laboratuardan başarısız
sayılır.
Yukarıda adı geçen öğrenci istenilen sayıda deney yapmış ve final sınavına girmeye hak
kazanmıştır.
Sorumlu Öğretim Elemanı:
Tarih ve İmza:
Fotoğraf
İÇİNDEKİLER
Deney I Fizikte Hassas Ölçüm ve Hata
Deney II Sabit Hızlı Hareket ve İvmeli Hareket
Deney III Kuvvet ve Kütlenin İvmeye Etkisi
Deney IV Sürtünme Katsayısının Bulunması
Deney V Enerjinin Korunumu
Deney VI Denge ve Moment
Deney VII Yaylı Sarkaç
Deney VIII Basit (Matematik) Sarkaç
4
Laboratuar Güvenlik Sembolleri
Laboratuvar uygulamalarında oluşabilecek tehlikelere karşı uyarmak için güvenlik
sembolleri kullanılmaktadır. Bu semboller aşağıda açıklanmıştır.
ELBİSENİN
GÜVENLİĞİ
Bu sembol, elbiseyi
lekeleyecek veya yakacak
maddeler kullanırken
görülür.
GÖZ GÜVENLİĞİ
Bu sembol, gözler için
tehlike olduğunu gösterir. Bu
sembol görüldüğünde
koruyucu gözlük
takılmalıdır.
AÇIK ALEV UYARISI
Bu sembol, yangına veya
patlamaya sebep olabilecek
alev kullanıldığında
görülür.
ELDİVEN
Cilde zararlı bazı kimyasal
maddelerle çalışırken
eldiven kullanılması
gerektiğini hatırlatan uyarı
işareti.
ELEKTRİK GÜVENLİĞİ
Bu sembol, elektrikli aletler
kullanılırken dikkat
edilmesi gerektiğinde
görülür.
YANGIN GÜVENLİĞİ
Bu sembol, açık alev
etrafında tedbir alınması
gerektiğinde görülür
PATLAMA (İNFİLAK)
GÜVENLİĞİ
Bu sembol, yanlış
kullanımdan dolayı
patlamaya sebep
olacak kimyasal maddeleri
gösterir.
ISI GÜVENLİĞİ
Bu işaret sıcak cisimlerin
tutulması esnasında önlem
alınmasını hatırlatmak
içindir.
KESİCİ CİSİMLER
GÜVENLİĞİ
Bu sembol, kesme ve delme
tehlikesi olan keskin cisimler
olduğu zaman görülür.
KIRILABİLİR CAM
UYARISI
Bu sembol yapılacak
deneylerde kullanılacak cam
malzemelerin kırılabilecek
türden olduğunu gösterir.
TASARRUFLU
KULLANIM UYARISI
Bu sembol, maddenin uygun
bir şekilde kullanılmasına
dikkat edilmesi gerektiğinde
ortaya çıkar.
ZEHİRLİ MADDE
UYARISI
Bu sembol, zehirli maddeler
kullanılırken görülür.
5
Laboratuarda Uyulması Gereken Kurallar
1. Laboratuara önlüksüz girmeyiniz, aksi halde deneye alınmayacağınızı unutmayınız.
2. Her öğrenci deney kılavuzu edinmeli ve bu kılavuzu mutlaka laboratuara getirmelidir.
Kılavuzu anında olmayan öğrenci deneye alınmaz.
3. Kılavuzun ilk kısmında yer alan öğrencinin kimlik bilgilerinin, fotoğrafının ve devam
çizelgesinin bulunduğu sayfada istenenler tükenmez kalemle doldurulmalıdır.
4. Öğrencilerin o gün yapacakları deneye hazırlıklı gelmeleri gerekmektedir. Yapılacak
deneyle ilgili 6. Sayfada açıklanan rapor içeriğinin “hesaplama ve sonuç” kısmına kadar
olan başlıklarda istenenlerin her deney içeriğinden sonra bırakılan boş sayfalara
hazırlanması gerekmektedir.
5. Laboratuara 10 dakikadan fazla geç gelen öğrenci deneye alınmayacaktır.
6. Öğrenciler laboratuar saatlerinde en fazla 2 hafta devamsızlık hakkı kullanabilirler ancak
katılamadıkları deneyden sıfır almış görünürler. Her öğrenciye yapamadıkları deneyler
içinde geçerli bir mazereti varsa ve doğru zamanda sunulduysa 1 telafi hakkı verilecektir.
7. Öğrenciler girmedikleri deneyin raporunu veremezler fakat sınavda o deneylerden
sorumludurlar.
8. Kalabalık grupların birlikte yaptıkları deneylerde gürültü çıkarmamaya özen gösterilmesi
gerekmektedir.
9. Deney malzemelerini dikkatli, özenli ve doğru kullanmak öğrencilerin
sorumluluğundadır. Bilinçsizce kullanılan cihazlar zarar görebileceği için gerekli
durumlarda ilgili öğretim elemanından yardım almanız gerekmektedir.
10. Deneyler sırasında gerekli ölçümleri almak ve hesaplamaları yapmak öğrencilerin görevi
olduğundan her hafta laboratuara gelirken yanlarında cetvel, kalem, silgi, not defteri,
hesap makinesi, milimetrik kağıt vb. bulundurmak öğrencinin sorumluluğundadır.
11. Laboratuara yiyecek ve içecek sokmak yasaktır. Deney bitiminde öğrencilerin masa ve
sandalyeleri düzenli ve temiz bırakması hususunda çaba göstermesi gerekmektedir.
6
Deneylerin Yapılması Esnasında Dikkat Edilmesi Gerekenler
1. Laboratuara gelmeden önce yapılacak deneyi mutlaka okuyunuz ve verilen teorik bilgide
anlamadığınız yerleri araştırınız.
2. Deney düzeneğinin kılavuzda yer alan şeklini ve deneyin yapılışı kısmını dikkatlice
inceleyerek deney düzeneğinin nasıl kurulacağını ve deneyin nasıl yapılacağını
laboratuara gelmeden önce anlamaya çalışınız.
3. Laboratuarda yapacağınız deneyle ilgili önceden kurulmuş bir düzenek varsa onu
inceleyiniz.
4. Deney düzeneğinin kurulmasını anlatan/gösteren öğretim elemanını dikkatlice
dinleyiniz/izleyiniz.
5. Deney düzeneğini kurduktan sonra öğretim elemanına kontrol ettiriniz.
6. Deneyde kullanacağınız ölçü aletlerinin ayarlarını doğru olarak yaptığınıza emin olunuz.
Kullanacağınız ölçü aletlerinin ölçüm yapabileceği aralıklara dikkat ederek devreye
bağlayınız. Bunun için öğretim elemanına danışabilirsiniz.
7. Güç kaynağı kullanacaksanız devre elemanlarını iyice kontrol ettikten sonra güç
kaynağını çalıştırınız. Ölçüm bitince ya da devrede herhangi bir değişiklik yapılacağında
güç kaynağını kapatmayı unutmayınız. Gerektiğinde tekrar açarak gereksiz kullanımı ve
güç kaynağının zarar görmesini önlemiş olursunuz.
8. Deneyin yapılışı kısmında verilen yönlendirmelerin sırasına uyarak deneyi yapınız.
9. Deneyin yapılışı sırasında gözlemlerinizi, ölçümlerinizi ve hesaplamalarınızı not etmeyi
unutmayınız. Bazı deneyler için verileri kılavuzda verilen tablolara kaydetmeniz işinizi
kolaylaştıracaktır.
10. Deney sırasındaki işlemlerde görev paylaşımı yaparak grupta bulunan herkesin görev
almasını sağlamak grubun sorumluluğudur.
11. Deney sonuçlarını ve gözlemlerinizi grup arkadaşlarınızla birlikte yorumlayınız.
12. Grafik çizilmesi istenen deneylerde “grafik çizimi” kısmında verilen bilgilere dikkat
ediniz ve grafiklerinizi milimetrik kağıtlara çizerek raporunuza ekleyiniz.
13. Deney sonuçları teorik bilgilerle uyuşmuyorsa olası hata sebeplerini tartışarak gerekirse
deneyi tekrarlayınız ve bunu sonuç ve yorumlar kısmında belirtiniz.
7
Deney Raporlarının Hazırlanması
1. Her öğrenci yaptığı deneyin raporunu deney kılavuzundaki deneylerin hemen akabinde
bırakılan boş sayfalara hazırlayarak bir sonraki laboratuar saatinde laboratuar föyünü
yanında bulundurmalıdır. Daha sonra getirilen deney raporları kabul edilmez.
2. Rapor içeriği, grafik, çizim, tablo vb. görseller düzgün, özenli ve okunaklı olmalıdır.
3. Raporlar değerlendirilirken; biçimsel düzen, görünüm ve anlaşılırlık, teorik bilgi içeriği,
bilimsel doğruluk, grafik çizimi, tablo kullanımı, sayısal hesaplamalar ile deney sonucu
ile ilgili yapılan açıklamalar ve yorumlar dikkate alınacaktır.
4. Her öğrenci deney raporunun “Deneysel Verilerin Toplanması ve Kaydedilmesi”
kısmına kadar olan başlıklarını yapacağı deney için laboratuara gelmeden önce mutlaka
doldurmalıdır. Bunu hazırlamayan öğrenciler deneye alınmayacaktır.
5. Öğrenciler her hafta laboratuara gelirken bir önceki hafta yapılan deneyin raporunu
hazırlamış ve içinde bulunduğu hafta yapacak olduğu deneye hazırlanmış olarak
gelmelidir.
6. Deney Raporlarını hazırlarken bir sonraki sayfada basamakları ve her basamağa ilişkin
detayları verilen “Deney Raporu Basamakları ve Açıklamalarına” uygun biçimde
hazırlanması gerekmektedir. Deney Raporu Basamakları aşagıdaki sırada listelenmiştir.
Ayrıca her basamağın hazırlanmasına ilişkin detaylı açıklamalara bir sonraki sayfada yer
verilmiştir.
8
Deney Raporu Basamakları ve Açıklamaları
I. Deneyin Adı:
II. Deneyin Amacı ve Deneyin Alt Amaçları:
a. Deneyin amaçlarını maddeler halinde yazınız
III. Deneyin Yapılışı ve Her Adımdaki Gözlemleriniz:
a. Deneyde karşılaştığınız gözlem, ölçüm, tahmin ya da hipotezlerinizi olumlu
ve olumsuz yönleriyle grupça değerlendiriniz. Grup kararınızı açıkça yazın.
IV. Deneysel Verilerin Toplanması ve Sistematik Kaydedilmesi:
a. Deneydeki değişkenlere ilişkin gözlem ve ölçüm verilerinizi “Sistematik
Tablo, Çizelge vb.” biçiminde birimleri de dikkate alarak kaydediniz.
V. Verilerin Analizi, Hesaplamalar ve Sunumu:
a. Deneyde “Grafik Çizimi” isteniyorsa milimetrik kağıda çizerek analiz
basamağına yerleştiriniz. Grafikte istenen eğimi, alanı vb.hesaplayınız.
b. Deneyde teorik ve deneysel verilerin analizini karşılaştırarak hesaplayınız.
c. Deneyin analizinden elde ettiğiniz kendi analiz sonucunuz ile grup
arkadaşlarınızın analizlerini bir tabloda karşılaştırırarak değerlendiriniz.
VI. Deney Sonuçları ve Yorumu:
a. Deneyde ulaştığınız en genel sonuçları açıklayın ve yorumlayın.
b. Deneyde hesapladığınız işlemsel sonuçları ve kavramsal sonuçları açıklayın
ve yorumlayın.
***Kavramsal Bilgi; deneyden tecrübe ettiğiniz ezberden uzak anlamları
içerir.
c. Teorik ve deneysel değerleri karşılaştırırarak sonuçları yorumlayın.
d. Yukarıdaki sonuçlarınızdan yola çıkarak olası “Hata Kaynaklarınızı”
yazınız.
VII. Değerlendirme Sorularının Cevaplandırılması
VIII. Deney ve Raporda Öğrenmekte Güçlük Çektiğiniz Durumlar Nelerdir?
9
Grafik Çizerken Dikkat Edilmesi Gerekenler
Grafik çizimi deney raporu hazırlarken sıklıkla kullanılmaktadır çünkü araştırma sonuçlarını
ifade etmekte, değişkenler arasındaki ilişkiyi göstermekte, deney verilerini iki boyutlu olarak
görselleştirmekte, alınamayan verileri kestirmekte ya da hesaplamalarda çokça kullanılmaktadır.
Grafik çizerken aşağıda belirtilen hususlara dikkat etmek gereklidir.
1. Grafiğin adı ve tarihi yazılır.
2. Grafik kâğıdına uygun boyutlarda ve birbirine yakın ölçülerde yatay ve düşey eksenler
cetvelle çizilir. Aksi belirtilmedikçe, çizilen eksenlerden yatay eksen bağımsız değişken,
düşey eksen ise bağımlı değişkenin verilerini göstermelidir. Bu durumda çizilen grafik,
Bağımlı Değişken = f(Bağımsız Değişken) fonksiyonunun grafiğidir. Her eksenin
birbirlerini kesen bir sıfır noktası vardır ve orijin olarak adlandırılır. Bağımlı değişken,
bağımsız değişkendeki değişiklikten etkilenebilecek olan değişkendir. Bu nedenle aksi
belirtilmedikçe bağımsız değişken x-ekseninde bağımlı değişken ise y-ekseninde yer
almalıdır.
3. İlgili değişkenin adı veya sembolü eksenlerin ucuna yazılır ve parantez içinde
birimlerinin ne olduğu belirtilir. Eğer değerler bir katsayı ile çarpılmışsa bu değer birimin
yanına çarpım olarak yazılabilir. Örneğin eksende 0.002cm, 0.005cm vb. değerler 2 ve 5
olarak yazılırken birim kısmına (x10-3
cm) olarak ifade edilebilir.
4. Verilere bağlı olarak, her iki eksen üzerindeki değerlerin sıfırdan başlaması zorunlu
değildir. Her bir eksen bölümlendirirken farklı aralıklar ile (örneğin x ekseni 0.2 birim
aralıkla y ekseni 2 birim aralıkla) bölmelendirilebilir. Önemli olan eksenlerin
bölmelendirilmesinin kendi içinde eşit olmasıdır. Bunu yaparken ilgili değişkenin aldığı
en düşük ve en yüksek değer göz önünde bulundurulur. Grafiğin kâğıdı kaplayacak
şekilde bölmelendirilerek çizilmesi önemlidir.
5. Deney sonucu elde edilen, birbirinin karşılığı değerlerin çakıştığı noktalar tesbit edilerek
grafik üzerinde işaretlenir (noktaların eksenlere olan izdüşümleri işaretlenmez). x ve y
eksenindeki değerler kesikli çizgilerle kesiştirilmez. Her veri için birer hata payı
hesaplanmasının ve ölçüm hatalarıyla orantılı büyüklükte hata paylarının da grafikte
gösterilmesi önemlidir. Çizimlerde hata payları istenmediği sürece veriler grafik üzerinde
yuvarlak içine alınarak gösterilebilir.
10
6. Tüm deneysel noktalar tespit edildikten sonra, noktaların oluşturduğu desen eğer doğrusal
bir desen ise, cetvel ile noktalar birleştirilir. Eğer ilgili desen, doğrusal değilse, noktalar
yumuşak tek bir çizgi ile birleştirilir. Eğer çizilen grafiğin uzantısı orijinden geçiyorsa,
eğeri orijinle birleştirilir.
7. Hata payı söz konusu olduğundan grafik doğrusu ya da eğrisi tüm noktalar üzerinden
geçmeyebilir. Burada önemli olan, doğruyu ya da eğriyi mümkün olduğunca en çok
noktadan geçecek şekilde çizmektir. Ayrıca, hata paylarını dengelemek için doğru ya da
eğrinin altında ve üstünde kalan noktaların sayılarının birbirine yakın olması beklenir.
8. Grafiğin eğimi hesaplanırken grafik doğrusu üzerindeki çakışan veri noktalarının dışında
iki nokta seçilerek ve bu noktaların eksenlerdeki değerlerinden yaralanarak eğim
hesaplanır ve bu hesaplama ve eğim değeri grafik üzerinde gösterilebilir.
11
12
Ölçmede Hata: Hata Kaynakları ve Hata Türleri
Doğadaki herhangi bir değişkeni ifade etmek için ölçüm yapılır. Her ölçüm o değişkenin
normal değerinden bir miktar farklı olur. Buna belirsizlik ya da hata denir. Fakat bu farkın kesin
bir değeri yoktur, bir değer aralığı vardır. Değişkenin kesin bir sayı değil de bir sayılar aralığında
ifade edilmesi bir belirsizlik anlamına gelir. Doğadaki her şeyin değerinde az veya çok bir
belirsizlik vardır. Kesin olan hiçbir şey yoktur.
Bir değişkenin değerini belirlemek için en az bir veya imkân varsa hatayı azaltmak için
birden fazla ölçüm yapılmalıdır. Hataları deney sonucuna olan etkilerine göre iki gruba
ayırabiliriz.
1. Deneysel Hatalar:
a) Sistematik Hatalar: sürekli var olan hatalardır. Ölçü aracından, deneyi yapan kişiden ve
girişimden kaynaklanabilir. Ölçü aletlerinin duyarlılığının düşük olması, araçların
zamanla ayarlarının bozulması, aşınması, göstergelerin silinmesi gibi sebeplerden
kaynaklanır. Her ölçüme uygun araç seçilerek azaltılabilir. Deney yapan kişinin ölçme
aracını iyi tanıması, nasıl kullanılacağını bilmesi gereklidir. Bu konuda deneyimli ve
beceri düzeyleri yüksek olan kişilerin ölçme işlemini gerçekleştirmesi ile kişiden
kaynaklanan hatalar azaltılabilir.
b) Rastlantısal Hatalar: Kontrolsüz olarak, çevre şartları yüzünden meydana gelen
hatalardır. Örneğin; sıcaklık ölçümü sırasında güneş ışınlarının çok gelmesi, kütle
ölçümü sırasında eşit kollu terazinin rüzgâra maruz kalması. Çevre koşulları kontrol
altına alınıp değişkenlerin en az etkilenmesi sağlanarak bu tür hatalar en aza indirilir.
2. Hesaplama Hataları:
a) Verileri Hesaplarken Sonuçları Yuvarlama: Sonuçların fazla rakamlarla ifade edilmesi
kullanışlı olmamaktadır. Bunun için uzayıp giden rakamlar yuvarlanarak daha anlamlı hale
getirilir. Örneğin; 2, 34526 sayısı 2, 3 olarak yuvarlanır.
Yuvarlama İşlemi nasıl yapılır?
13
2,34526 şeklinde altı anlamlı olarak elde edilmiş sayıyı iki anlamlı hale nasıl getiririz?
1. Adım: 2,34526’ in son rakamına (6) bakar; 5’ten büyükse önündekini (2)bir artırırız.
2,3453 haline gelir.
2. Adım: 2,3453’ in son rakamına (3) bakar; 5’ten küçükse önündekini (5) aynen bırakırız.
2,345 haline gelir.
3. Adım: 2,345’ in son rakamına (5) bakarız. Eğer sayı 5 ise önündekine (4) bakarız,
önündeki çift sayı olduğundan 5’i atar önündeki sayının değerini bir artırırız. 2,35 haline
gelir.
4. Adım: 2,35’ in son rakamına (5) bakarız. 5 olduğundan önündeki rakam (3) tek
olduğundan 5’i atar önündekini aynen bırakırız. 2,3 haline gelir.
b) Yaklaşık Alma (Yaklaştırma): doğa yasalarının kesin olmaması, sayıların ondalık
kısımlarının sürekli tekrarlanarak uzaması sebebiyle sonuçlar yaklaşık olarak belirlenir. Örneğin;
yerçekimi ivmesi dünya merkezinden uzaklığa göre değişmesi gerekirken yaklaşık olarak 9,8
m/s2 alınması; 22/7 olan pi sayısının 3,14 olarak kullanılması vb.
Ayrıca nicel bir ölçümde ölçülen değer, hata payı ve birim mutlaka yer almalıdır. Bu değerlerden
birinin dahi bulunmaması ölçümü anlamsız kılmaktadır.
HATA TÜRLERİ
1) Mutlak Hata:
Herhangi bir büyüklüğün ölçülen değeri (x) ile bilinmeyen gerçek değeri (xo) arasındaki farka mutlak
hata denir.
Mutlak hata = ± Δx = x - xo
Gerçek değer = xo = x ± Δx
Mutlak hatanın işareti belli değildir. xo’ ın değeri alt ve üst sınır arasında bulunur.
(x - Δx ) < xo < (x +Δ x)
2) Bağıl Hata:
Mutlak hatanın (Δx), ölçülen değere (x) oranına bağıl hata denir.
Bağıl hata = Δx / x
Yüzde bağıl hata: Bağıl hatanın yüzde olarak anlatımıdır.
Yüzde bağıl hata = 100. Δx / x
14
Tek ölçüm yapıldığında, mutlak hata olarak, ölçü aracının en küçük aralığının yarısını almak
uygun olur. Denel ölçme işlemi aynı özenle n defa tekrarlandıktan sonra aritmetik ortalaması x bulunmuş
ise mutlak hata ve standart sapma;
S = Δx = ± √ΣΔxi2 / n(n-l)
bağıntısı ile hesaplanabilir. Burada Δxi = xi - x her bir ölçümden ortalama değerin farklarıdır.
Ortalama sapma bağıntısı;
a = Δx = ±(Σ |Δxi-x|)/n dir.
Örnek: Bir demir çubuğun uzunluğu 10 kez ölçülmüş ve çizelgenin Xİ sütunundaki değerler
bulunmuştur. Demir çubuğun uzunluğundaki mutlak, bağıl ve yüzde bağıl hatasını, standart
sapmayı hesaplayınız.
Aritmetik ortalama = Ölçülen değerin toplamı / Ölçüm sayısı
x= Σxi/n => x = 150.72/10 => x = 15.07
Δxi: Ortalamadan sapmaları göstermektedir. Standart sapma = S = Δx = ± √ ΣΔxi2 / n(n-l)
Δx = ± √ 724.10 / 10 . 9 = ± 0.02836 cm
ölçü aracımızın duyarlığına bağlı olarak son üç rakam anlamsız olacağı için; Δx = ± 0.03 cm
yazabiliriz. Bu durumda ölçülen uzunluğun mutlak hatası ile birlikte
x = 15.07 ± 0.03 cm olur.
Bağıl hata = Δx / x = 0.03 / 15.07 = 0.0019 = 0.002
Bağıl yüzde hata = 100 Δx/x = 100.(0.002) = 0.2
O halde bu uzunluk ölçümünün duyarlığı % 0.2 dir.
15
Deneyin Amacı:
Bu deneyde fiziksel ölçümlerde hassas (duyarlı) ölçümlerde sıkça kullanılan ölçü
aletlerinden sürmeli kumpas, mikrometre, hassas terazi ve dijtal terazi kullanımı ve ölçüm
uygulamalarının yapılması amaçlanmıştır. Ayrıca nesnelerin uzunluk ve kütle ölçümleri başta
olmak üzere fizikteki temel büyüklüklerin ölçümlerinde hata kaynakları ve hata türleri üzerinde
uygulamaların yapılması amaçlanmıştır.
Genel Bilgi:
Sürmeli Kumpas: Küçük uzunlukların ölçülmesinde kullanılan kumpas, milimetrenin yüzde biri
mertabesine kadar ölçüm yapmaya olanak sağlar. Biri sabit, diğeri onun üzerinde kaydırılabilen
iki ölçekten oluşmaktadır. Küre benzeri cisimlerin dış çaplarını, halka gibi cisimlerin iç çaplarını
ve cisimlerin iç derinliklerimi ölçebilecek şekilde tasarlanmıştır. Sabit olan ölçek cm ve mm
birimlerine göre ölçeklendirilmiştir. Hareketli ölçek ise 0, 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5 gibi yarımşar
birimler halinde 10’a kadar ölçeklendirilmiştir. Kumpas kapalı konumdayken sabit ve hareketli
ölçeklerin sıfır çizgileri birbirleriyle çakışık şekilde durur.
Sürmeli Kumpas ile Ölçüm Nasıl Yapılır?
Kumpas, ölçüm yapılacak uzunluğa göre ayarlanır. Bunun için kumpas üzerinde kilit
mekanizması varsa kilit açılır ve hareketli kısım kaydırılarak ölçüm yapılacak yüzeye
göre hareket ettirilir.
Kumpası hareketli ölçeğindeki sıfır çizgisinin, sabit ölçekteki aralıkları gösteren
çizgilerden hangisine en yakın olduğunu ya da hangisiyle çakıştığı tespit edilir ve bu
değer kaydedilir (örneğin 32 mm)
Hareketli ölçekteki çizgilerden hangisinin sabit ölçekteki çizgilerden birisiyle tam olarak
çakıştığı tespit edilir.
Deney – I
Fizikte Hassas Ölçüm ve Hata
16
Hareketli ölçekteki bu çizgi tam sayı ise milimetrenin onda biri buçuklu sayı ise yüzde
biri mertebesibnde okunur ve kaydedilir (örneğin 2 ise 0.2 mm; 2.5 ise 0.25 mm okunur).
Kaydedilen iki sayı toplanarak ölçülen uzunluk bulunur (32+0.25 mm = 32.25 mm).
2. Mikrometre:
Çalışma prensibi vidanın dönmesine dayanan mikrometre; milimetrenin yüzde ya da
binde biri mertebesinde uzunluk ölçümü yapılabilmesini sağlayan ölçü aletidir. Uzunluğu
ölçülecek olan cisim mikrometrenin gövdesinde yer alan sabit uç ile hareketli uç arasına
şıkıştırılır. Bu işlemden sonra kilit mekanizması yardımıyla ölçüm alınacak uzunluk sabitlenir.
Mikrometre üzerinde 0.5 mm aralıklarla bölmelendirilmiş ve gövde kısmına sabitlenmiş yatay
bir kısım ile vida ile birlikte dönen 50 bölmeye ayrılmış dairesel diğer kısım bulunur. Vida adımı
0.5 mm’ye göre tasarlandığından dairesel kısım tam bir tur döndürüldüğünde yatay ölçek
üzerinde 0.01 mm (0.5 /50) kayma gözlenir. Bu durumdaki bir mikrometrenin milimetrenin
yüzde biri mertebesinde ölçüm yaptığı söylenebilir.
17
Mikrometre ile Ölçüm Nasıl Yapılır?
Hareketli ve sabit uç arasına ölçüm yapılacak cisim sıkıştırılır.
Kilit kapatılarak mikrometrenin konumu sabitleştirilir.
Hareketli kısmın sabit ölçek üzerindeki çizgilerden hangisine en yakın olduğu tesbit
edilerek kaydedilir (örneğin 7 mm ya da 7.5 mm).
Yataydaki uzun çizginin hareketli bölme üzerindeki hangi sayı ile çakıştığı tesbit edilerek
kaydedilir ve bu sayı 0.01 ile çarğılır (örneğin 38 ise 0.28 mm)
Kaydedilen iki sayı toplanarak uzunluğun milimetre cinsinden değeri hesaplanır (örneğin
7.5 + 0.28 mm = 7.78 mm).
Deneyin Yapılışı:
Deney-A: Uzunlukların Farklı Ölçme Araçlarıyla Ölçümü
Aşağıda listelenen maddelerin gerek boyutlarını ölçerek gerekse hacmini hesaplayarak
tabloyu tamamlayınız. Ölçtüğünüz sonuçlara ilişkin niceliklerin hassaslık doğruluk ve
güvenirliklerini tartışınız.
Size verilen değişik cisimlerin boyutlarını cetvel, kumpas ve mikrometre yardımıyla 5’er
kez ölçerek bu ölçümleri tablolaştırınız.
Her bir cisim için her bir ölçü aletiyle yapılan ölçüm sonuçlarının ortalamasını alarak
aynı cisme ait cetvel, mikrometre ve kumpas ölçümlerinizi kıyaslayınız.
Boyutları Ölçülen Nesneler Cetvel
Metre Sürmeli
Kumpas Mikrometre
Hacim
Değeri
Hata
Kaynakları
Gözlemler ve Tartışma:
18
Deney-B: Kütlelerin Hassas Terazi ve Diğer Teraziler ile Ölçümü
Aşağıda listelenen maddelerin kütlelerini hassas terazi, dijital terazi ve mutfak terazisi
olmak üzere birkaç farklı terazi ile ölçerek tabloyu tamamlayınız. Ölçtüğünüz sonuçlara ilişkin
niceliklerin hassaslık, doğruluk ve güvenirliklerini tartışınız.
Kütlesi Ölçülen
Maddeler Hassas
Terazi Dijital Terazi 0,1g Duyarlı
Dijital Terazi 0,01g Duyarlı
Mutfak
Terazisi Hata
Kaynakları
Gözlemler ve Tartışma:
Deney-C: Ölçülen Temel Büyüklüklere Dayalı Özkütlelerin Bulunması
Yukarıda irdelemiş olduğunuz maddelerin yoğunluklarını (özkütle) kütle-hacim grafiğini
milimetrik kağıda çizerek grafiğin eğiminden bulunuz. Özkütleleri anlamlı rakamları da
kullanarak en hassas biçimde hesaplayınız. Her bir maddeye ilişkin bulduğunuz özkütle
sonuçlarının nicelik değerleri ışığında niteliksel olarak doğada hangi maddeye eşdeğer
olabileceğini tartışınız.
Deneysel yoğunluk sonuçlarınızı teorik değerleriyle karşılaştırarak hata kaynaklarınızın
nedenlerini tartışınız.
Ayrıca nesnelerin özkütlelerini sıvıların kaldırma özelliklerinden yararlanarak nasıl
hesaplayabileceğinizi açıklayınız.
Özkütlesi Bulunan Maddeler Grafikten Hesaplanan
Özkütle Değeri
(Deneysel Değer)
Maddenin Doğadaki
Özkütlesi
(Teorik Eşdeğeri)
Hata Kaynakları
Gözlemler ve Tartışma:
19
Değerlendirme Soruları
1. Mutlak ve bağıl hata kavramlarını araştırınız. Deneylerdeki mutlak ve bağıl hataları
hesaplayınız.
2. Aşağıdaki tabloda yer alan Fizikteki temel büyüklüklerin minimumdan maksimuma kadar
ölçülebilen boyutlarını ve birimlerini araştırınız.
Fizikte Temel
Büyüklükler
Ölçülebilen
Minimum
Boyutlar, Birimleri
ve Ölçme Araçları
Temel Fizikte
Ölçülebilen Boyutlar,
Birimleri
ve Ölçme Araçları
Ölçülebilen
Maksimum
Boyutlar, Birimleri
ve Ölçme Araçları
1 Uzunluk
2 Kütle
3 Zaman
4 Sıcaklık
5 Akım Şiddeti
6 Işık Şiddeti
7 Madde
Miktarı
20
21
22
Deneyin Amacı:
Bu deneyde sabit hızlı ve ivmeli cisimlerin hareketini telem şeridi üzerinde inceleyerek
bir doğru boyunca hareketin ve buna bağlı olarak hız, ivme ve konum değerlerinin değişimini
incelenmesi amaçlanmıştır.
Genel Bilgi:
Yerdeğiştirme: Bir cismin son konumu ile ilk konumu arasındaki yönlü uzaklık
yerdeğiştirmedir.
Bir hareketlinin birim zamanındaki yerdeğiştirmesine hız denir.
Bir cismin doğrusal yörüngedeki toplam yerdeğiştirmesinin,
toplam zamana oranı ortalama hızdır. Konum-Zaman
grafiğinin eğiminden faydalanarak ortalama hız bulunabilir.
Konum-Zaman grafiğinden faydalanarak ortalama hız bulunabilir. (t1) ve (t2)
arasındaki
ortalama hız; cismin bu sürelerdeki konumlarını birleştiren doğrunun eğimi ile
bulunur.
Hareketlinin herhangi bir anındaki hızına ani hız ya da anlık hız denir. Konum zaman
grafiğinde eğriye bir noktadan çizilen teğetin eğimi o andaki ani hızı verir.
Hareketlinin birim zamandaki hız değişimine ivme denir. Hızda
bir değişme varsa ivme vardır. Hızda bir değişme yoksa ivme
sıfırdır. Toplam hız değişiminin toplam zamana oranı ortalama
ivmedir.
Hız-zaman grafiğinde cismin (t1) anından (t2) anına kadar ortalama ivmesi; cismin bu
sürelerdeki hızlarını birleştiren doğrunun eğimi ile bulunur.
Hareketlinin herhangi bir andaki ivmesine ivmesine ani ivme denir. Hız-zaman
grafiğinde eğriye bir noktadan çizilen teğetin eğimi o noktadaki ivmeyi verir.
Deneyin Yapılışı:
Güç kaynağı ve zaman kaydediciden oluşan düzeneği kurun.
Deney – II
Sabit Hızlı Hareket - Sabit İvmeli Hareket
23
Bu deneyde iki ayrı hareketliye ait telem şeridini inceleyeceksiniz. I. Hareketli ve II.
Hareketliden oluşan iki ayrı deney aşağıda açıklanmıştır.
I. Hareketli
Telem şeridinin bir ucunu pille çalışan model bisikletin arkasına diğer ucunu da
zaman kaydediciye yerleştiriniz. Bununla birlikte zaman kaydediciyi bağlantı
kablolarıyla güç kaynağına bağlayarak düzeneği kurunuz. Güç Kaynağını zaman
kaydediciye bağladıktan sonra bisikleti harekete geçirirken aynı zamanda güç
kaynağını açınız.
II. Hareketli
Telem şeridinin bir ucunu deney arabasının arkasına diğer ucunu da zaman
kaydediciye yerleştiriniz. Bununla birlikte zaman kaydediciyi bağlantı kablolarıyla
güç kaynağına bağlayarak düzeneği kurunuz. Deney arabasının önüne de bir ip
bağlayınız ipi makaradan geçirdikten sonra ipin diğer ucuna da kütleleri serbest
düşebilecek biçimde asınız ve aynı zamanda güç kaynağını açınız.
Her bir hareketli için aşağıda istenenleri sırasıyla yapmanız beklenmektedir. Telem
şeritleri üzerindeki vuruşları inceleyiniz hareket ile ilgili yorum yapınız.
Telem şeridinin kaydettiği ardarda gelen iki vuruş arasındaki zaman aralığını zaman
birimi olarak sayıp, buna “tık” deyin. Bu durumda ard arda gelen herhangi iki vuruş
arasındaki uzaklığın ne olabileceğini düşünün? Şerit üzerindeki vuruşları inceleyerek
hızının nerede en büyük olduğunu bulabilir misiniz? Hareketlinin hızı nerede en
küçüktür, ivme nerede en küçüktür, nerede en büyüktür bulabilir misiniz?
Hareket başlangıcına yakın herhangi bir noktadan başlayıp zamana bağlı olarak
konumu gösteren bir grafik çiziniz. Bunun için bir “tık” belki çok küçük bir zaman
dilimi olacaktır. Belirli sayıda tık’lık zaman aralığını zaman birimi olarak almanız
daha uygun olabilir. Buna “tak” diyebilirsiniz.
24
Telem şeridinin üzerinde takları işaretleyiniz. İşaretlemiş olduğunuz her noktanın
başlangıç noktasına olan uzaklığını ölçerek aşağıdakine benzer bir tablo hazırlayın.
t (tak) x (cm) Vort (cm/tak) Vani (cm/tak) aort (cm/tak2) aani (cm/tak
2)
0.
1.
2.
3.
Bulunan konum (x) ve (t) zaman değerlerine göre konum-zaman grafiği çizin ve grafiği
yorumlayın.
Bir “tak”lık zaman aralığı için bulunan ortalama hızları zamanın fonksiyonu olarak
göstererek ortalama hız-zaman grafiğini çiziniz (Bu değeri şeritten doğrudan doğruya
elde edebilirsiniz). Grafiği yorumlayınız.
Çizdiğiniz konum-zaman grafiğinin her noktasında eğriye çizilen teğetlerin eğimlerini
bulunuz. Bulduğunuz bu değerlerle ani hız-zaman grafiğini çiziniz.
Bulduğunuz hız değerlerini kullanarak ortalama ivme değerlerini tabloya yazınız.
Anlık hız-zaman grafiğindeki her noktada eğriye çizilen teğetlerin eğimlerinden anlık
ivme değerlerini bularak tabloya yazınız. Anlık ivme-zaman grafiğini çizip yorumlayınız.
Değerlendirme Soruları
1. Telem şeritlerini inceleyerek her durumdaki hareketi yorumlayınız.
2. İlk hareketliye ait grafikler ve ikinci hareketliye ait grafikler arasında nasıl farklılıklar
var? Yorumlayın.
3. Günlük hayatla ilgili sabit hızlı ve sabit ivmeli hareket örnekleri neler olabilir?
25
26
27
Deneyin Amacı:
Bu deneyde değişen kuvvet ve değişen kütle değerlerine karşılık ivmenin aldığı değerler
incelenerek Newton’un ikinci hareket yasasını doğrulamak amaçlanmıştır.
Genel Bilgi:
Newton’un ikinci hareket yasasına göre bir cismin ivmesi, ona etki eden bileşke kuvvetle
doğru orantılı, kütlesi ile ters orantılıdır. Aynı kütleye uygulanan farklı kuvvetler sonucunda
cismin ivmesi de değişir. Şekilde görünen a1, a2, a3 değerleri birbirinden farklıdır. Uygulanan
kuvvetin, cisme kazandırdığı ivmeye oranı ise sabittir. Bu sabite cismin kütlesi denir. SI birim
sistemine göre kuvvet, ivme ve kütlenin birimleri sırasıyla N, m/s2
ve kg’dır.
Deneyin Yapılışı:
Değişen Kuvvet Etkisindeki İvme Değişimleri
Deney – III
Kuvvet ve Kütlenin İvmeye Etkisi
28
Şekilde görüldüğü gibi telem şeridini zaman kaydediciden geçirip, bir ucunu arabanın
arkasına bantlayın. Arabaya bağladığınız ipi, rayın kenarına tutturulmuş makaradan
geçirerek diğer ucuna kütle asın. Bu kütlenin ağırlığı hareket ettirici kuvvetiniz olacaktır.
Sistemin toplam kütlesinin deney sonuna kadar sabit kalması gerektiğini unutmayınız.
Arabanın üzerine belli miktarda kütle koyun. Makaradan geçirdiğiniz ipin ucuna da bir
miktar kütle asın. Deneyde hareket ettirici kuvveti değiştirmek için arabanın üzerindeki
kütleleri ipin ucuna geçirin.
Hareket ettirici kuvveti değiştirmek için sisteme dışarıdan kütle ilave etmeyin. Bunun
yerine arabanın üzerindeki kütleleri sırayla alarak ipin ucundaki kütleyi arttırın.
Bu şekilde üç ayrı hareket ettirici kuvvet için hareketliye ait hızı bulun ve tablolaştırın.
Hareketliye ait hız-zaman grafiklerini aynı grafik üzerinde çizin.
Grafiklerden yararlanarak hareketlinin ivme değerlerini bulun ve tablolaştırın.
Bulduğunuz ivme değerlerinden yararlanarak kuvvet-ivme grafiğini çizin ve bu grafiğin
eğiminin ne olacağını yorumlayın.
Not: Zaman kaydedici sabit frekansta (50 Hz) çalışan bir elektromıknatıstır (saniyede 50
vuruş yapmaktadır). Yani zaman kaydedicinin frekansı şehir cereyanının frekansına eşittir.
Buna göre iki nokta vuruşu arasında geçen süre 1/50 s’dir.
Değişen Kütle Etkisindeki İvme Değişimleri
Aynı deneyi hareket ettirici kütleyi sabit tutup arabanın üzerindeki kütleyi arttırarak
deneyin, sonucu yorumlayın ve kütle ivme grafiği çizin.
Değerlendirme Soruları:
1. İlk bölümde arabanın üzerindeki kütlelerin sırayla alınarak ipin ucuna takılmasının
istenme sebebi nedir?
2. Çizdiğiniz grafiklere göre kuvvet-ivme ve kütle-ivme arasındaki ilişkiyi yorumlayınız.
29
30
31
Deneyin Amacı:
Bu deneyde verilen yüzeyler için statik ve kinetik sürtünme katsayılarının eğik düzlem
kullanarak ölçülmesi amaçlanmıştır.
Genel Bilgi:
Bir cisim pürüzlü bir yüzeyde yahut hava veya su gibi viskoz bir ortam içinde hareket
ediyorsa, çevresi ile arasındaki etkileşmeden dolayı harekete karşı bir direnme doğar. Bu
direnme sürtünme kuvveti olarak adlandırılır. Bir cisim diğeri üzerinde hareket ederken dışarıdan
bir kuvvet uygulanmıyorsa bir süre sonra yavaşlayarak durur. Hareket eden bir cismin
durabilmesi için cisme, hareket yönünün zıt yönünde bir kuvvet etki etmesi gerekir. Bu kuvvete
sürtünme kuvveti denir. Hareket olmasa da yüzeyler arasında bir sürtünme kuvvetinin var
olduğunu unutmamak gerekir.
Katı cisimler arasındaki sürtünme kuvvetini statik sürtünme, kinetik sürtünme ve
yuvarlanma sürtünmesi olarak üçe ayırabiliriz. Statik sürtünme, sabit katı cisimler arasında
oluşan ve ancak hareketi önleyebilecek kadar olan sürtünmedir. Diğer bir deyişle durgun haldeki
cisimlerin birbirlerine etki ettirdikleri sürtünme kuvvetine denir. Statik sürtünme kuvveti Fs ve
yüzeyleri birbirine bastıran normal kuvvet N ile gösterilir ve Fs maksimum statik sürtünme
kuvvetinin bu N normal kuvvete oranına ( μs) statik sürtünme katsayısı denir ve
olarak ifade edilir. Durgun ve birbirine sürten her iki yüzey arasında olur ve bu kuvveti
yenmeden hareket başlatılamaz.
Kinetik sürtünme ise, hareket eden bir katı cisimle bu cismin hareket ettiği yüzey
arasında meydana gelir. Cismin bir diğeri üzerinde sabit hızla hareketini sağlayan kuvvete eşit
fakat zıt yönlü kuvvete denir. Benzer şekilde Fk kinetik sürtünme kuvvetinin, N normal kuvvete
oranına ( μk) kinetik sürtünme katsayısı denir ve olarak ifade edilir. μs ve μk
(statik ve kinetik sürtünme katsayısı) boyutsuz, dolayısıyla birimsiz büyüklüklerdir. Genellikle
belirli bir yüzey çifti için μs > μk olup her ikisi de μs, μk ≤ 1dir.
Eğik düzlem, iki yüzey arasındaki sürtünme katsayısını bulmak için kullanılan
yöntemlerden biridir. Eğik düzlem üzerindeki bir cisme etki eden kuvvetler düşünüldüğünde
eğik düzlemin üzerine konan cismin harekete başladığı ya da sabit hızla hareket ettiği konumda
eğik düzlemin yatayla yaptığı açının tanjantı bize sürtünme katsayısını verir.
Deney – IV
Sürtünme Katsayısının Bulunması
32
Deneyin Yapılışı:
Yüzeyleri değişik maddelerle kaplanmış tahta parçasını eğik bir düzlem üzerine koyun ve
cisim kaymaya başlayıncaya kadar düzlemin yatayla yaptığı açıyı arttırın.
Hareketin başladığı andaki açıyla ilgili olarak x ve y değerlerini kaydedin.
Bu işlemi beş kez tekrarlayarak ortalama x ve y değerlerini hesaplayın.
Bulunan x ve y değerlerinden tgθ hesaplanarak μs statik sürtünme katsayısını hesaplayın.
Aynı işlemleri farklı bir yüzey çifti için deneyerek yüzeyin statik sürtünme katsayısı ile
ilgili tahmininizin doğru çıkıp çıkmadığını kontrol edin.
Aynı yüzeyler için kinetik sürtünme katsayılarını da ölçün. Bunun için eğim açısını yavaş
yavaş arttırdığınızda cismin harekete geçmesi sağlyın. Bu durumda hareket ivmeli
olduğundan eğimi bir miktar azaltılarak cismin sabit hızla hareket etmesini sağlayın. Ya
da cisme küçük parmağınızla küçük bir hareket vererek aynı zamanda açıyı arttırın ve
cismin sabit hızla hareketine devam ettiğini düşündüğünüz açıyı belirleyin. Bu duruma
ait x ve ye değerlerini kaydedin.
Bu işlemi beş kez tekrarlayarak ortalama x ve y değerlerini hesaplayın ve bu sefer tgθ
yoluyla μk kinetik sürtünme katsayısını hesaplayın.
Aynı işlemleri farklı bir yüzey çifti için deneyin.
Değerlendirme Soruları:
1. Sürtünme kuvvetini etkileyen faktörler nelerdir?
2. Eğik düzlem üzerinde hareket eden cismin ivmesinin cismin kütlesinden bağımsız
olduğunu gösterin.
3. Sürtünme kuvvetinin hangi hallerde gerekli hangi hallerde ise ortadan kaldırılmasının
istendiği bir kuvvet olduğunu nedenleriyle belirtin.
33
34
35
Deneyin Amacı:
Bu deneyin birinci aşamasında enerjinin korunumundan faydalanarak sürtünme kuvveti
ve sürtünme kuvvet katsayısının bulunması, ikinci aşamasında ise potansiyel enerjinin kinetik
enerjiye, kinetik enerjinin potansiyel enerjiye dönüşümünün incelenmesi amaçlanmıştır.
Genel Bilgi:
Yerden herhangi bir h yüksekliğinde tutulan cisim kinetik enerjiye sahip değildir. Cismin
sadece kütle-çekim potansiyel enerjisi vardır. Cismin düşmesi esnasında ise sistemin potansiyel
enerjisi azalırken, cismin sürati nedeniyle kinetik enerjisi artar. Hava direnci gibi unsurların
ihmal edildiği düşünülürse sistemin kinetik ve potansiyel enerjilerinin toplamı yani toplam
mekanik enerjisi E sabit kalır. Mekanik enerjinin korunumu kanunu, iş yapan kuvvet korunumlu
bir kuvvetse sistemin toplam mekanik enerjisinin sabit kalacağını söyler.
Fakat bir kuvvet, E mekanik enerjisinde bir değişime neden olursa bu kuvvet
korunumsuızdur. Sürtünme gibi korunumsuz kuvvetlerin bulunduğu durumlarda, sistemin
toplam mekanik enerji değişimi tüm korunumsuz kuvvetlerin yaptığı işe eşittir.
Deneyin Yapılışı:
I. Aşama
Şekildeki sistemde masa üzerine bir m1 kütlesini koyunuz.
Aşağı sarkan ipin ucuna m2 kütlesini koyunuz. m2 kütlesinin yerden yüksekliğini ( h)
ölçünüz. Daha sonra sistemin harekete başladığı anda kronometreyi çalıştırınız. Cisim
(m2) yere değdiği anda kronometreyi durdurunuz. Zamanı (t) ve masa üzerinde duran
kütlenin aldığı yolu (L) kayıt ediniz. Farklı değerdeki m2 kütleleri kullanarak deneyi
tekrarlayınız.
Deney – V
Enerjinin Korunumu
36
Bu harekete ait yol denklemi: 2
2
1ath ; hız denklemi: V=at ‘dir.
Yol denklemini kullanarak sistemin ivmesini ve onun yardımıyla yere değdiği andaki
hızını bulunuz.
Sistem hareket etmeden önce aşağıya sarkan kütlenin potansiyel enerjisini Ep=m2gh ve
yere değdiği andaki kinetik enerjisini 2
22
1vmEk formullerinden hesaplayınız.
Sürtünme kuvvetine karşı yapılan işi ve sürtünme katsayısını ghmW 2
2
22
1vm
denkleminden hesaplayınız.
Not: W=Fs L = k N L =k m1 G L (k = sürtünme katsayısı)
Veriler ve Hesaplamalar
Tablo: Deneyde alınan veriler.
m1
( )
m2
( )
Alınan yol
( )
Geçen zaman
( )
tort
( )
Sistemin ivmesi
( )
Farklı m2 kütleleri için bulduğunuz değerlerle ayrı ayrı sürtünme kuvvetini ve sürtünme
katsayısını hesaplayınız. Sonucu yorumlayınız.
m2 ( ) Sürtünme kuvveti ( ) Sürtünme katsayısı
Yorum:
37
II. Aşama
Elinizdeki top veya bilyeyi 1 m, 0,75 m, 0,5 m ve 0,25 m yükseklikten bırakarak topun
zeminden sıçradıktan sonraki yüksekliklerini tayin ediniz. Bu bulguları hazırladığınız bir
tabloya yerleştiriniz.
Top veya bilyenin kütlesini tartınız.
Topun zeminden 1 m, 0,75 m, 0,50 m ve 0,25 m yükseklikte potansiyel enerjilerini
U=mgh ifadesine göre hesaplayarak hazırlayacağınız tabloya yerleştiriniz. g = 10 m/s2
alınız. (İlk durum)
1 m, 0,75 m, 0,50 m ve 0,25 m yükseklikten bırakılan topun zeminden sıçradıktan sonra
çıktığı yükseklikleri bulunuz. Daha sonra topun potansiyel enerjisini, U = mgh ifadesini
kullanarak her durum için bulunuz (g = 10 m/s2 alınız). (İkinci durum)
Her iki durumda hesaplanan potansiyel enerjiler eşit midir? Enerjiler eşit değilse nedenini
araştırınız.
İlk durumda topun herbir durumda yere çarptığı andaki kinetik enerjilerini U = Ek 'den
faydalanarak hesaplayınız. Bu enerjiden faydalanarak topun yere çarptığı andaki hızını
Ek = 1
2𝑚𝑣2 ifadesini kullanarak bulunuz.
Değerlendirme Soruları:
1. Korunumlu ve korunumsuz kuvvet ne demektir? Bu kuvvetlere örnek veriniz.
2. Mekanik enerji ne demektir? Mekanik enerji hangi durumda korunur?
38
39
40
Deneyin Amacı:
Bu deneyde denge ve dengenin koşullarının incelenmesi ile denge koşullarını kullanarak
dengede duran bie sistem elde edilmesi amaçlanmıştır.
Genel Bilgi:
Kuvvetin şiddeti ile kuvvet kolunun uzunluğunun çarpımına, seçilen eksene göre
kuvvetin momenti denir. Büyüklükleri eşit, etki çizgileri aynı, yönleri zıt iki kuvvetin dengede
bulunduklarını biliyoruz. Eğer etki çizgileri farklı olursa, paralel ve zıt yönlü eşit iki kuvvet, bir
katı cisim üzerinde dönme etkisi yapar. Böyle iki kuvvete kuvvet çifti denir.
Bir kuvvetin döndürme etkisinin ölçüsü olarak moment terimi kullanılır. Bir nokta veya
bir eksen etrafında dönebilen bir cisme uygulanan bir kuvvetin yapacağı etki bu kuvvetin
büyüklüğüne ve dönme merkezinden kuvvete indirilen dikey doğrunun uzunluğuna bağlıdır.
Dolayısıyla, kuvvetler çiftinin bir noktaya göre momenti, Kuvvet (F) ile o noktadan bu kuvvete
veya kuvvetin etki çizgisine indirilen dikey doğrunun d uzunluğunun çarpımına eşittir.
Kuvvetler çiftinin momenti = F.d
Şekildeki örnekte, saat yönündeki momentler için negatif, saat yönünün tersi yönündeki
momentler için pozitif kabul edilmiştir.
Deney – VI
Denge ve Moment
41
Seçilen merkezi noktaya göre (d) uzaklığı büyürse kuvvetin momenti büyür. Bir kuvvetin
momenti vektörel bir büyüklüktür.
Denge Şartları:
İki noktasının birbirine olan uzaklığı her zaman sabit kalan bir cisme katı cisim denir. Bir katı
cisme diğer bir katı cisim tarafından veya yer küresi tarafından uygulanan kuvvetlere dış
kuvvetler adı verilir. Bir taneciğe etki eden bileşke kuvvet sıfıra eşitse tanecik dengede kalır.
Benzer şekilde (a) Eğer bir katı cisme etki eden dış kuvvetlerin bileşkesi sıfır ise, (b) Bileşke
moment sıfır ise katı cisim dengede bulunur. Başka bir deyimle bir katı cisme etki eden
kuvvetler sisteminin herhangi bir öteleme ya da dönme hareketi meydana getirme eğilimi yoksa,
cisim dengededir denir.
(a) Dengenin Birinci Şartı.
1. Rx =∑ Fx = 0
2. Ry =∑ Fy = 0
(b) Dengenin İkinci Şartı.
1. ∑ Mz = 0
1. Cisimlerin dengesinde aşağı yönlü kuvvetlerin toplamı yukarı yönlü kuvvetlerin
toplamına eşittir. ∑ Fx = 0 , ∑ Fy = 0
2. Saat yönündeki momentlerin toplamı saat yönünün tersi yöndeki momentlerin toplamına
eşit olmalıdır. ∑ Mz = 0
Bir cismin denge şartları incelenirken cismin ağırlığının ağırlık merkezinden etki ettiği
hesaba katılmalıdır. Bir cismin ağırlık merkezi; cisim üzerinde çekim kuvvetinin
yoğunlaşarak etki ettiği nokta olarak düşünülebilir.
Deneyin Yapılışı:
I. Aşama
Metreyi 50 cm çizgisinden iple desteğe asınız, neler gözleyebilirsiniz? Metre yatay olarak
dengede kalıyor mu ? Metrenin ağırlık merkezi için ne söyleyebilirsiniz?
Metreyi tam orta noktasından iple desteğe astığınızda metreye hangi kuvvetler etki
etmektedir? Bu durumda metre neden dengede kalıyor?
Metreyi 60 cm veya 70 cm çizgisinde iple desteğe asarak bu dönme noktasını O noktası
olarak isimlendiriniz.
42
Bilinen bir kütleyi dönme noktasının bir tarafına bilinmeyen kütleyi ise diğer tarafına
öyle bir yerleştiriniz ki sistem dengede kalsın.
Denge koşullarını kullanarak bilinmeyen kütleyi hesaplayınız.
Bilinmeyen kütleyi eşit kollu terazide tartarak bulduğunuz sonuçları kıyaslayınız.
Değerlendirme Soruları
1. Bileşke kuvvet sıfır olduğu halde cisim dengede kalmayabilir. Bu nasıl mümkün olabilir?
2. Aynı düzlemde bulunan bir kuvvetler sisteminin iki denge şartını ifade ediniz?
3. Ağırlık merkezi ile kütle merkezi ne zaman birbirinin aynı olur?
4. Bir noktaya etki eden üç veya daha fazla kuvvetlerin bileşkesi nasıl bulunur?
43
44
45
Deneyin Amacı:
Bu deneyde, verilen bir yayın yay sabitinin bulunması ve bu yay ile yapılan yaylı
sarkacın periyodunun kütle ile değişiminin incelenmesi amaçlanmıştır.
Genel Bilgi:
m kütleli bir cisim, k yay sabitine sahip bir yayın ucuna takıldığında yay x ekseni
boyunca bir sıkıştırma ya da gerilmeye maruz bırakılırsa yay ile kuvvet arasında geri çağırıcı bir
kuvvet söz konusu olur. Bu kuvvet Hooke yasası ile (F= -kx) tanımlanır. Bu tanıma göre
yerdeğiştirme ve kuvvet doğru orantılıdır ve kuvvetin yönü daima denge konumuna doğru olur.
Bu kuvvet, Newton’un ikinci hareket yasası ile eşitlenince (F= -kx= ma) a=-kx/m
bulunur. Basit harmonik yapan bir cismin periyodu genel olarak T=2π.(x/a)1/2
bağıntısı ile
verilir. İvme formulü periyot formülünde yerine konunca ise yaylı sarkacın periyot bağıntısı,
T=2π.(m/k)1/2
olarak bulunur.
Deneyin Yapılışı:
I. Aşama
Spiral yaya küçük bir kefe asarak sistemin denge konumunu işaretleyiniz ve ölçün.
Kefeye sırasıyla kütleler koyarak kütle artışına göre yaydaki uzamaları belirlerleyin.
Uygulanan kuvvetleri F= mg bağıntısından hesaplayın ve sonuçlarınızı tablolaştırın.
F= f(y) grafiğini çizin ve eğimden k yay sabitini hesaplayın
II. Aşama
Yay ve kefenin kütlesini tartın.
Kefeyi denge konumundan 2-3 cm ayırıp sarkacın 10 tur yapma süresinden yararlanarak
periyodunu hesaplayın.
Bu işlemi kefeye farklı kütleler asarak tekrarlayın ve tablolaştırın.
T2 = f(M) grafiğini çizin ve bunun fiziksel anlamını yorumlayın.
Değerlendirme Soruları
1. Yay sabiti ve Hooke yasasını nasıl tanımlarsınız?
2. Bir yaylı sarkacın periyodu nelere bağlıdır?
3. Yaylı sarkaç teknolojide nerelerde kullanılmaktadır?
Deney VII: Yaylı Sarkaç
46
47
48
Deneyin Amacı:
Bu deneyde, basit sarkaç hareketinin incelenmesi ve basit sarkaçla yerçekimi ivmesinin
bulunması amaçlanmıştır.
Genel Bilgi:
L uzunluğundaki bir ipin ucuna küçük bir m kütlesi bağlanır ve ipin diğer ucu da bir
noktadan asılırsa oluşan sisteme basit sarkaç sistemi denir. Bu sistem ipin ucuna bağlanan
kütlenin periyodik salınım hareketi yapmasını sağlar. Eğer α açısı küçükse cisim denge
konumundan α açısı kadar ayrılıp bırakıldığında basit harmonik hareket yapar.
Basit sarkaçta; m kütlesine etki eden bileşke kuvvet Fnet=m.a ile verilir. Hareketin
periyodu ise T=2π.(L/g)1/2
‘dir. (L: sarkacın uzunluğu)
Bu bağıntıya göre basit sarkacın periyotu (bir salınım için geçen süre) ve frekansı
yalnızca ipin boyuna ve yerçekimi ivmesine bağlıdır. Periyot, kütleden bağımsız olduğu için, eşit
boydaki bütün sarkaçlar, aynı yerde eşit periyotla salınırlar.
Denklem yeniden düzenlenirse L= 𝐠
𝟒𝛑𝟐T
2 bağıntısı elde edilir ve böylelikle T ve L’yi ölçerek
yerçekimi ivmesi hesaplanabilir.
Deney VIII: Basit (Matematik) Sarkaç
49
Deneyin Yapılışı:
1. Öncelikle şekildeki deney düzeneği kurulur.
2. Açıölçer kullanılarak alfa açısı 50 olarak ayarlanır.
3. m kütleli bilye 50
açı ile beş defa serbest bırakılır. Her işlem için hareketin periyodu
kronemetre yardımı ile ölçülür.
4. Ölçüm sonucu elde edilen beş değerin aritmetik ortalaması hesaplanır.
5. Yukarıdaki maddelerde anlatılan işlemler 15, 20 ve 25 cm uzunluğundaki ipler
kullanılarak tekrarlanır ve her işlem için T periyodu hesaplanır. (Bunun için 20 periyot
için t zamanı kronometre yardımıyla ölçülerek elde edilen zaman 20 ye bölünerek T
periyoduna ulaşılabilir)
6. Her ip uzunluğu için hesaplanan periyot değerleri kullanılarak T2=f(L) grafiği milimetrik
kağıda çizilir. L/T2 oranı grafiğin eğiminden bulunarak serbest düşme ivmesi hesaplanır.
Değerlendirme Soruları
1. Periyot, frekans nedir?
2. Basit sarkacın periyodu nelere nasıl bağlıdır?
3. Bu deneydeki hata kaynakları neler olabilir?
4. Çizilen grafiğin eğim değerini hesaplayınız.
5. Elde ettiğiniz değer ile teorik olarak kullandığınız yer çekimi arasında bir ilişki var
mıdır?
50
KAYNAKÇA
1. Ertaş, İ. (1994). Denel Fizik Laboratuvar Deneyleri. Ege Üniversitesi Basımevi, İzmir.
2. Fizik Laboratuar Deneyleri Dokuz Eylül Üniversitesi Fizik Eğitimi Anabilim Dalı
3. Fizik Laboratuvar Deneyleri, Celal Bayar Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi
4. Genel Fizik Laboratuvarı, Gazi Üniversitesi Fizik Öğretmenliği Anabilim Dalı
5. Serway, R. R., ve Beichner, R. J. (2009). Fen ve Mühendislik için Fizik II. (Çeviri
Editörü: Prof. Dr. Kemal Çolakoğlu). Palme Yayıncılık, Ankara.
6. Şahan B. Yüksel Fizik Laboratuvar Deneyleri. Zambak Yayınları Altın Seri İstanbul
7. Taşar, M.F., Orbay, M. (2009). Genel Fizik-II. Pegem Akademi, Ankara.
8. Yalçın, N. (Editör). (2006). Genel Fizik Laboratuvarı I-II Deney Kitabı. Anı Yayıncılık.
9. http://web.gyte.edu.tr/stbase/physics/Lab%20Klavuzlar%C4%B1/F%C4%B0Z%C4%B0
K%20LABORATUVARI%20I-2011.pdf (Adresinden 5 Eylül 2013 tarihinde alınmıştır)
10. http://www.mku.edu.tr/getblogfile.php?keyid=556 (Adresinden 7 Eylül 2013 tarihinde
alınmıştır)
11. http://www.teknikport.com/wp-content/uploads/2012/03/Kumpas5.jpg (adresinden 28
Ekim 2013 tarihinde alınmıştır)
12. http://www.evdeteknik.com/mikrometre.html (adresinden 28 Ekim 2013 tarihinde
alınmıştır)
51
