ordinaryüs

DİNAMİK


Hareket veya hareketteki değişmelerin sebeplerini araştırarak kuvvetle hareket arasındaki ilişkiyi inceleyen mekaniğin bölümüne dinamik denir. Dinamiğin üç temel prensibi vardır.
1. Eylemsizlik Prensibi

Bir cisme etki eden kuvvetlerin bileşkesi sıfır ise, cisim ya durur, ya da bir doğru boyunca sabit hızla hareketine devam eder.

Fnet = 0 ise, iki durum vardır.

a. İlk hız sıfır ise, cisim duruyordur.

b. İlk hız var ise cisim aynı hızla yoluna devam eder.

2. Temel Prensip

Bir cisme net bir kuvvet uygulanırsa, cisim ivmeli hareket yapar. Kuvvetle kütlenin oranı sabit ve ivmenin değerine eşittir.



F=m.a




dır.

F : Hareket doğrultusunda cisme etki eden net kuvvet

m : Cismin kütlesidir.

SI birim sisteminde kuvvet birimi Newton, kütle birimi kg, ivme birimi ise m/s2 dir.

Dinamiğin temel bağıntısına göre,kütle sabit ise, net kuvvet ile ivme doğru orantılıdır. Ayrıca kuvvetin işareti ile, ivmenin işareti de aynıdır.




Net kuvvetin ivmeye göre değişim grafiği şekildeki gibi olur. Doğrunun eğimi ise kütleye eşittir.

Düz bir yolda durmakta olan cisme yatay doğrultuda sabit bir kuvvet uygulanırsa cismin ivmesi sabit olur ve düzgün hızlanan hareket yapar. Cismin hız–zaman grafiği şekildeki gibi olur.




Sürtünmeler önemsiz ise, hareket doğrultusunda dik uygulanan kuvvetlerin net kuvvete etkisi yoktur.Dolayısıyla cismin hareket durumunu etkilemez

Net kuvvet cismin hareket yönünde uygulanırsa cisim hızlanan hareket yapar.Hareket yönünün tersine uygulanırsa cisim yavaşlayan hareket yapar.


3. Etki – Tepki Prensibi

Bir G ağırlıklı cisim S yüzeyi üzerine G ağırlığı kadar bir etki kuvveti uygularsa, S yüzeyi de cisme N kadar tepki kuvveti uygular. Etki kuvveti ile tepki kuvveti birbirine büyüklükçe

eşit, fakat yönce zıttır. G = – N dir.



Her cismin gösterebileceği maksimum bir tepki kuvveti vardır. Uygulanan etki kuvveti o cismin gösterebileceği maksimum tepkiden büyük olamaz.

SÜRTÜNME KUVVETİ

Yatay bir zemin üzerinde v hızı ile atılan cisim bir süre sonra durur. Yavaşlayan cisimlere, hareket yönünün tersine bir kuvvet uygulanır. Bu kuvvet cisim ile zemin arasındaki sürtünme kuvvetidir.

Duran bir cisme kuvvet uygulandığında cisim önce hareket etmekte zorlanır. Bunun nedeni sürtünme kuvvetidir. Buna göre sürtünme kuvveti hareketli bir cismi durdurmaya veya durmakta olan cismin harekete geçmesini engellemeye çalışan bir kuvvettir.

Sürtünme kuvvetinin büyüklüğü yüzeye dik olan N tepki kuvveti ile doğru orantılıdır.

fs = k.N olur



Buradaki k sabiti, sürtünme katsayısı olup, sürtünen yüzeylerin cinsine bağlıdır. Parlak ve pürüzsüz yüzeylerin sürtünme katsayısı küçüktür.

N : Hareket doğrultusuna dik olan kuvvetlerin bileşkesidir.



Sürtünme katsayısı küçük olan yüzey de sürtünme kuvveti küçük olur. Bu tip yüzeylere kaygan zemin denilir. Sürtünme kuvveti cismin sürtünen yüzeyinin alanına bağlı değildir.

Şekildeki cisim, sürtünme katsayısı aynı olan, geniş ve dar yüzeyler üzerinde çekildiğinde, her iki durumda da sürtünme kuvveti eşit olur.




fs = k . N formülü sürtünme katsayısının maksimum değeridir. Örneğin, şekildeki K cismi ile zemin arasındaki sürtünme kuvveti 15 N ise, uygulanan kuvvet 15 N oluncaya kadar sürtünme kuvveti uygula- nan kuvvete eşittir.




F kuvveti 10 N ise sürtünme kuvveti de 10 N dur. F kuvveti 15 N ise sürtünme kuvveti de 15 N dur. Daha sonra F kuvvetinin aldığı herdeğere karşılık sürtünme kuvveti değişmez ve 15 N olur.sonra F kuvvetinin aldığı herdeğere karşılık sürtünme kuvveti değişmez ve 15 N olur. r


Daha sonra F kuvvetinin aldığı her değere karşılık sürtünme kuvveti değişmez ve 15N olur.

Ayrıca cismin ivme uygulanan kuvvet grafiği şekildeki gibi olur. Uygulanan kuvvet sürtünme kuvvetine eşit oluncaya kadar cisim hareket etmez ve ivme kazanmaz. Doğrunun eğimi ise, cismin kütlesinin tersine eşittir.



Sürtünme kuvveti hareket yönüne zıt yöndedir.

Sürtünme kuvvetin hareket ettirici özelliği yoktur.,hareketi engelleyici özelliği vardır.

Sürtünme kuvveti cismin sürtünen yüzeyin cinsine bağlıdır.

Sürtünme kuvvetinin büyüklüğü sürtünen yüzeylere dik olan tepki kuvveti ile doğru orantılıdır.

Sürtünme kuvveti olmasa idi, hareket halindeki insanlar duramaz ,duran insanlar ise yürüyemezlerdi

Sürtünme kuvveti zeminle olduğu gibi hava ile de sürtünme olur Buna hava direnci denir.


EĞİK DÜZLEM

1. Sürtünmesi Önemsiz Eğik Düzlem

Eğim açısı a olan, sürtünmesi önemsiz eğik düzleme m kütleli bir cisim bırakılıyor. Cismin ağırlık kuvveti bileşenlerine ayrılırsa eğik düzleme, paralel ve dik bileşenler taralı üçgenden sinüs ve cosinüs bağıntıları yazılarak bulunur.




Fx = mg . sina

Fy = mg . cosa dır.

Cismi eğik düzlemde aşağı doğru hareket ettiren kuvvet Fx kuvvetidir. Buna göre cismin ivmesi dinamiğin temel prensibinden bulunur.

Fnet = m . a

Fx = m . a

mgsina = m . a

a = g . sina dır.

Bu bağıntıya göre, cismin ivmesi yalnız eğik düzlemin a eğim açısı ile g yerçekim ivmesine bağlıdır. Cismin kütlesine bağlı değildir. Cismin eğik düzlemde aldığı yol, kazandığı hız ve geçen süre hızlanan hareketin özelliklerinden bulunur.

2. Sürtünmeli Eğik Düzlem

Benzer şekilde ağırlık kuvvetinin bileşenleri bulunur.

Fx = mg sina

Fy = mg cosa dır.

Sürtünme kuvveti ise,

fs = k . N = k . mg cosa dır. (N = Fy)



Cismin eğik düzlemde hareket etmesi için Fx > fs olmalıdır.

Fx = fs ise, ilk hız yoksa harekete geçmez, ilk hız varsa sabit hızlı hareket yapar.

Fx < fs ise, cisim harekete geçmez. Eğer ilk hızla atılırsa, aşağı doğru yavaşlayan hareket yapar.

Sürtünmeli eğik düzlemde cismin ivmesi,

Fx – fs = m . a bağıntısından bulunur.

Eşitliğin her iki tarafından kütleler sadeleşeceği için, sürtünmeli eğik düzlemde de ivme kütleye bağlı değildir.

ordinaryüs

ATIŞLAR



Havada serbest bırakılan cisimlerin aşağı doğru düşmesi etrafımızda her zaman gördüğümüz bir olaydır. Bu düşme hareketleri, cisimleri yerin merkezine doğru çeken bir kuvvetin varlığını gösterir. Daha önceki konularda, bir cisme etki eden yerçekimi kuvvetine o cismin ağırlığı denildiğini öğrenmiştik. Cismin G ağırlığı,

G = mg bağıntısı ile bulunur.

Burada g, yerçekimi ivmesidir. Yerin çekim alanı da denilebilir. Yerçekim ivmesinin birimi, hareket ve dinamik konusunda öğrendiğimiz ivme birimidir. SI birim sisteminde m/s2 ya da N/kg dır.

Serbest Düşme

Havasız ortamda serbest bırakılan bir cisim yerçekimi etkisi ile aşağı doğru g ivmesi ile düşer. Bu olaya serbest düşme denir.

Serbest düşmeye bırakılan bir cisim sabit g yerçekim ivmesi ile aşağı doğru düzgün hızlanan hareket yapar. Her saniye hızı yerçekim ivmesi kadar artar. Yerçekim ivmesi,

g = 9,8 @ 10 m/s2 dir.
R

Hava ortamında aynı anda bırakılan çelik bilye kuş tüyünden önce düşer.


Havasız ortamda aynı anda bırakılan kuş tüyü ve çelik bilye aynı hızla yere düşer


Serbest düşme hareketi yapan cisme ait grafikler aşağıdaki gibi olur.



Serbest düşen bir cisim her saniye bir öncekine göre daha fazla yol alır. 1 saniye sonra aldığı yol h kadar ise, 2 saniye sonra 3h, 3 saniye sonra 5h ... dir.

Ayrıca her saniye yerçekim ivmesi kadar hızı artar.

1 saniye sonra hızı 10 m/s, 2 saniye sonra 20 m/s,

3 saniye sonra hızı 30 m/s dir.

Buna göre alınan yol den bulunur.

Cismin hızı ise, v = g . t den bulunur.

Hava Direnci

Serbest düşme hareketini incelerken cisimlerin, boşluk gibi sürtünmesiz ideal ortamlarda hareket ettiğini kabul ettik. Oysa gerçek hayatta sıvı ve gaz gibi akışkanlar içinde hareket eden cisimlere bir direnç kuvveti uygulanır.

Bu direnç kuvvetinin büyüklüğü,

1. Cismin hareket doğrultusuna dik, en geniş kesit alanı (A) ile doğru orantılıdır.

2. Hızın kendisi ya da karesiyle doğru orantılıdır.

3. Cismin biçimine ve havanın yoğunluğuna bağlıdır.

Paraşütle atlayan sporculara ve yeryüzünde hareket eden araçlara, hava tarafından uygulanan direnç kuvveti hızların karesiyle orantılıdır. Buna göre direnç kuvveti

Fdirenç = k.A.v2 olur.

Burada k, sabit bir katsayıdır.



Hava ile sürtünen ne büyük kesit alanları ve hızları eşit olan cisimlerden, en baştaki damla modeline en az direnç kuvveti etki eder.

Şekilde hava ortamında m kütleli cisim ilk hızsız serbest bırakılıyor. İlk hız sıfır iken havanın direnç kuvveti de sıfırdır. Cisim hızlandıkça havanın direnç kuvveti de artar. Direnç kuvveti cismin ağırlığına eşit olunca, net kuvvet sıfır olur ve cisim sabit hızla düşmeye başlar. Bu sabit hıza limit hız denir.

Cismin düştüğü yön pozitif seçilirse, havalı ortamda serbest bırakılan cismin hız-zaman grafiği şekildeki gibi olur.

Cisim limit hızdan daha küçük bir hızla aşağı doğru atılırsa, hız-zaman grafiği şekildeki gibi olur.

Cisim limit hızdan daha büyük bir hızla atılırsa, atıldığı anda cisme uygulanan direnç kuvveti cismin ağırlığından büyük olur. Dolayısıyla cisim önce yavaşlar limit hıza ulaşınca sabit hızla yoluna devam eder.


Yukarıdan Aşağı Düşey Atış

Havasız ortamda yerden h kadar yükseklikten v0 hızıyla aşağı doğru atılan bir cisim ağırlık kuvvetinin etkisiyle aşağı doğru g ivmesiyle hızlanan hareket yapar. Serbest düşme hareketinden farkı ilk hızının olmasıdır. Aynı yükseklikten serbest bırakılan cisim ile aşağı doğru v0 hızıyla atılan cisimlerden ilk hızı olan daha önce düşer ve daha büyük bir hızla yere çarpar. Cismin atıldığı yön pozitif kabul edilirse, konum-zaman, hız-zaman ve ivme-zaman grafikleri aşağıdaki gibi olur.




Aşağıdan Yukarıya Düşey Atış

Havasız ortamda yerden yukarıdoğru v0 hızıyla atılan bir cisim g yerçekimi ivmesi ile düzgün yavaşlar ve bir süre sonra anlık olarak durur. Daha sonrada çıktığı en üst tepe noktasından serbest düşme hareketi yapar. Çıkış ile iniş hareketi birbirinin tersidir.
Bundan dolayı çıkış süresi iniş süresine eşittir. Çıkarken herhangi bir noktadaki hızının büyüklüğü, dönüşte aynı noktadaki hızının büyüklüğüne eşittir. Cisim yere v0 büyüklüğünde hızla çarpar. Yukarı yön pozitif kabul edilirse, cisme ait grafikler aşağıdaki gibidir.





KÜTLE ÇEKİM KANUNU

Yerden belli bir yükseklikten bırakılan cismin yer yüzeyine doğru düşmesi, kütle çekim kuvvetinden dolayıdır.



Kütle merkezleri arasındaki uzaklık d olan m1 ve m2 kütleli cisimlerin birbirlerine uyguladıkları çekim kuvveti eşit büyüklükte ve zıt yönlüdür. Kütle çekim kuvveti

bağıntısı ile bulunur.

Buradaki G genel çekim sabiti olup,

G = 6,67 . 10–11 N . m2/kg2 dir.

G küçük olduğu için kütle çekiminin büyük olmasının nedeni, Dünya ve gezegenler gibi kütlesi çok büyük olan kütleler olmasıdır.

Yukarıdaki bağıntıya göre, birbirine kuvvet uygulayan kütlelerin birinin küçük diğerinin çok büyük olması halinde de birbirlerine eşit ve zıt yönlüdür. Örneğin sinek ile Dünya birbirlerini eşit büyüklükte kuvvetle çekerler. (F1 = – F2)

Yer Çekimi İvmesi

M kütleli Dünya yüzeyinde bulunan m kütleli cismin ağırlığı, iki kütle arasındaki çekim kuvvetine eşittir.


G = Fç



olur.

Bu bağıntıya göre Dünyadan uzaklaştıkça çekim ivmesi uzaklığın karesi ile ters orantılı olarak azalır.

Dünyanın merkezine doğru çekim ivmesi uzaklıkla doğru orantılı olarak azalır ve tam merkezde sıfır olur.

Dünya yüzeyinde ise çekim ivmesi enleme göre değişir. Ekvatordan kutuplara doğru gidildikçe yerçekimi ivmesi artar ve kutuplarda maksimum değerini alır. Bu artışın iki nedeni vardır.

1. Dünya kutuplardan basıktır. Kutupların merkeze olan uzaklığı, ekvatorun merkeze olan uzaklığından küçüktür. bağıntısına göre, Dünya yüzeyinde r küçük

olunca g çekim ivmesi büyük olur.

2. Dünya dönerken ekvatordaki bir noktanın çizgisel hızı, kutuplardakine göre daha büyüktür. Dolayısıyla merkezkaç kuvveti ekvatorda daha büyük olduğu için çekim ivmesinin ya da cismin ağırlığının kutuplardakine göre daha az olmasına neden olur.

Buna göre, ekvatorda çekim ivmesi 9,78 N/kg ise, kutuplardaki çekim ivmesi 9,81 N/kg dır.

Ağırlık vektörel bir büyüklük kütle ise skaler bir büyüklüktür.
Ağırlık uzayın ve Dünyanın değişik yerlerinde değişir, kütle ise hiç bir yerde değişmez

Ağırlık ile kütle madde miktarına bağlıdır.Dolayısıyla ayırt edici bir özellik değildir.

Ağırlık dinamometre denilen yaylı kantarla ölçülür ,kütle ise eşit kollu terazi ile ölçülür.

Ağırlık birimi newton'dur.Kütle birimi ise kg'dır.

ordinaryüs

İŞ

İş kelimesi, günlük hayatta çok kullanılan ve çok geniş kapsamlı bir kelimedir. Fiziksel anlamda işin tanımı tektir.

Yola paralel bir F kuvveti cisme yol aldırabiliyorsa iş yapıyor demektir.

Yapılan iş, kuvvet ile yolun çarpımına eşittir. İş W sembolü ile gösterilirse,



W = F.D x olur.

Burada F ile Dx yolunun paralel olması gerekir. Eğer F kuvveti yola paralel değilse işi yapan kuvvet F kuvvetinin yola paralel olan Fx bileşenidir.


W = Fx . Dx dir. Fx = F . cosa dır.

Hareket doğrultusuna dik olan kuvvetler iş yapmazlar.

Duran ya da hareket eden bir cisme uygulanan F kuvveti cismin başlangıç şartlarına bağlı olarak değişik hareketlere neden olabilir.

Örneğin duran bir cisme sabit bir kuvvet uygulanarak iş yapılırsa, cisim düzgün hızlanan hareket yapar.

Herhangi bir kuvvet yönünde yapılan iş pozitif ise, ters yönde uygulanan kuvvetin yaptığı iş negatiftir.

W = F . Dx bağıntısına göre, iş yapılabilmesi için kuvvet cisme yol aldırmalı ve kuvvet ile yol paralel olmalıdır.

Bir cisim yerden yukarı doğru cismin ağırlığına eşit bir kuvvetle hareket ettirilirken yerçekimine karşı iş yapılır. Yapılan iş kuvvet ile kuvvete paralel h yolunun çarpımına eşittir.

W = F . h

W = mg . h dir.



Eğer cisim h yüksekliğinden serbest bırakılıp aşağı doğru düşerse, yerçekimi iş yapmıştır.



Bir cismi h yüksekliğine çıkarmak için yapılan iş, cismi çıkarırken izlenen yolun şekline ve uzunluğuna bağlı değildir. Yani yapılan bu iş yoldan bağımsızdır.

SI (MKS) birim sisteminde iş birimi Joule dir. İş bağıntısından görüleceği gibi Joule = N . m dir.
r


GÜÇ

Birim zamanda yapılan işe güç denir.




SI (MKS) birim sisteminde güç birimi




1 kw = 1000 watt tır.

ENERJİ

Fizikte iş yapmanın hedefi enerji aktarımıdır. Kuvvet uygulayarak gerçekleştirilen enerji alış-verişine iş denir. Sistemin iş yapabilme kabiliyeti enerji olarak tanımlanabilir.

Enerji skaler bir büyüklüktür. Yani enerjinin yönü, bileşeni ve uygulama noktası gibi vektörel özellikleri yoktur.

Bir sisteme uygulanan kuvvet iş yapıyorsa yapılan iş enerjideki değişime eşittir.

Wdış = DEsistem = E2 – E1 dir.

Buna göre, sistemin enerjisinde bir değişme var ise iş yapılmıştır, değişme yok ise iş yapılmamış demektir. Bir sisteme uygulanan kuvvetler bu sistemin enerjisini artırıyorsa, pozitif iş yapar. Bu kuvvetler sistemin enerjisini azaltıyorsa, negatif iş yapar.

Enerji çeşitleri oldukça fazladır. Mekanik enerji, ısı enerjisi, Güneş enerjisi, nükleer enerji, rüzgar enerjisi, bazı enerji çeşitleridir. İş birimleri ile enerji birimleri aynıdır.

Kinetik Enerji

Hareket halindeki cisimlerin sahip olduğu enerjiye kinetik enerji denir.

Kütlesi m, hızı v olan bir cismin kinetik enerjisi,



şeklinde tanımlanır. Kinetik enerji kütle ile hızın karesinin çarpımı ile doğru orantılıdır. Birimi Joule dir.

Kinetik enerji-hız grafiği şekildeki gibidir. Düz bir yolda cisme F kuvveti uygulandığında, yapılan iş cismin kinetik enerji değişimine eşit olur.



Potansiyel Enerji

Potansiyel enerjiyi, yer çekim potansiyel enerjisi ve esneklik potansiyel enerjisi olmak üzere iki çeşidi incelenecektir.

Yerçekim Potansiyel Enerjisi

Bu enerji yerçekimi kuvvetinden kaynaklanır. m kütleli bir cismi yer seviyesinde h kadar yükseğe sabit hızla çıkarmak için yapılması gereken iş,

W = F . h = mg . h


dir.

Yapılan işin enerji değişimine eşit olduğunu biliyoruz.



Cisim sabit hızla çıkarıldığı için kinetik enerji değişmemiştir. O halde yapılan iş, cismin potansiyel enerji değişimine eşittir. Buna göre, yerden h kadar yükseklikte cismin yere göre potansiyel enerjisi,

Ep =mg.h

bağıntısı ile bulunur. Burada h yüksekliği, cismin potansiyel enerjisi nereye göre soruluyorsa, oraya olan yüksekliktir. Küçük cisimlerin potansiyel enerjisi yazılırken ağırlık merkezinin yeri dikkate alınmaz. Fakat büyük cisimlerde ağırlık merkezinin yeri değiştirildiğinde cismin potansiyel enerjisi değişir.



Türdeş ve m kütleli cismi I. durumdan II. duruma getirmek için iş yapılır. Yapılan iş cismin potansiyel enerjisindeki değişime eşittir.

Potansiyel enerji değişimi cismin kütle merkezinin değişiminden bulunur. Cisim I. konumdan II. konuma getirildiğinde, kütle merkezi h/2 kadar yükselir. Buna göre, potansiyel enerji değişimi ve yapılan iş



Net kuvvetin yaptığı iş cismin kinetik enerjisindeki değişme miktarına eşittir.

yer çekimi kuvvetine karşı yapılan iş, cismin potansiyel enerji değişimine eşittir.


Esneklik Potansiyel Enerji

Esnek cisimleri denge konumundan ayırmak için iş yapılır ve yapılan iş kadar enerji aktarılır. Denge konumundaki bir yay x kadar sıkıştırılır ya da gerilirse, yayda enerji depolanır. Daha önce öğrenildiği gibi, yay x kadar sıkıştırılır ya da gerilirse yayın geri çağırıcı kuvveti
F = – k . x olur.
k : Yay sabiti olup yayın cinsine ve uzunluğuna bağlıdır.

x kadar sıkıştırılan ya da gerilen yayda depolanan esneklik potansiyel enerji,





bağıntısı ile bulunur. Yaydaki uzama ya da sıkışma arttıkça depolanan enerjide artar.



Sürtünmeden Dolayı Isıya Dönüşen Enerji

Sürtünmeli bir ortamda hareket eden cisimlere sürtünme kuvveti uygulandığını öğrenmiştik. Tekrar hatırlayalım. Sürtünme kuvveti yüzeyin cisme gösterdiği tepki kuvveti ile doğru orantılıdır. Ayrıca yüzeyin cinsine yani sürtünme katsayısına bağlıdır. Hareket halindeki bir cisme uygulanan sürtünme kuvveti fs = k . N bağıntısından bulunur

Sürtünme kuvveti hareketi engelleyici özelliği olduğu için cisimlerin mekanik enerjilerini azaltıcı etki yapar. Azalan mekanik enerji kadar enerji, ısı enerjisine dönüşür.

Isı enerjisine dönüşen enerji iki yoldan bulunur.

1. İki nokta arasında hareket eden cismin, sürtünmeden dolayı ısıya dönüşen enerjisi, her iki noktadaki mekanik enerjiler arasındaki farktan bulunur. Cismin ilk enerjisi E1, son enerjisi E2 ise, sürtünmeden dolayı ısıya dönüşen enerji,
Eısı = E1 – E2 den bulunur.


2. İlk ve son durumdaki mekanik enerjiler bilinmiyor, fakat sürtünme kuvveti ile yer değiştirme biliniyorsa, ısıya dönüşen enerji sürtünme kuvvetinin yaptığı işe eşit olur.

Sürtünme kuvvetinin yaptığı iş,

Eısı = W = fs . Dx dir.

Buna göre, sürtünmeden dolayı ısıya dönüşen enerji, sürtünme kuvveti ve yer değiştirme miktarı ile doğru orantılıdır.

ENERJİNİN KORUNUMU

Bir sistemdeki enerji; kinetik ve potansiyel gibi çok farklı türler halinde bulunabilir. Bu enerji türleri kendi aralarında dönüşüme uğrayabilir. Örneğin elektrik enerjisi ütüde ısıya, ampülde ışığa, çamaşır makinesinde hareket enerjisine dönüşür.

Enerji kaybolmadan bir türden başka bir tür enerjiye dönüşür. Toplam enerji daima sabittir. Toplam enerji sabit ise, bir tür enerji azalırken başka bir tür enerji aynı oranda artar.

1. Sürtünmelerin ihmal edildiği sistemlerde kinetik ve potansiyel enerjilerin toplamı sabittir. Sürtünme olmadığı için ısıya dönüşen enerji olmaz. Mekanik enerji toplam enerjiye eşittir.

Etop = Ek + Ep = sabit

Kinetik enerjideki artış, potansiyel enerjideki azalışa ya da, kinetik enerjideki azalış, potansiyel enerjideki artışa eşittir.

2. Sürtünmenin olduğu sistemlerde mekanik enerji (Ek + Ep) sabit değildir. Zamanla mekanik enerji azalır. Azalma miktarı kadar enerji, sürtünmeden dolayı ısı enerjisine dönüşür. Toplam enerji ise sabittir.

Etop = Ek + Ep + Eısı = sabit

ordinaryüs

OPTİK



Işık Nedir?

Işığı yaptığı davranışlarla tanırız. Işık saydam ortamlarda yayılır. Işık foton denilen taneciklerden oluşur. Fotonların belirli bir dalga boyu vardır. Bazı fiziksel olaylarda tanecik, bazılarında dalga yapılı özelliği gösterir. Belirli enerjileri vardır.

Işık Kaynakları

Hangi ortamda olursa olsun, gece ve gündüz kendiliğinden ışık yayarak görülebilen cisimlere ışık kaynağı denir. Işık kaynakları, yapılarına göre, sıcak (akkor) ışık kaynakları ve soğuk (akkor olmayan) ışık kaynakları olmak üzere ikiye ayrılır.

Üzerine düşen ışığı geçirip geçirmemelerine göre, maddeler üç kısımda incelenir. Üzerlerine düşen ışığı tamamıyla geçirebilen, cam, su ve hava gibi maddelere saydam maddeler denir. Üzerlerine düşen ışığın bir kısmını geçiren maddelere yarı saydam maddeler hiç geçirmeyenlere ise saydam olmayan maddeler denir.

Işık Nasıl Yayılır?

Işık kaynaklarından yayılan ışınlar türdeş ortam içerisinde doğru boyunca ilerler. Işığın ilerlemesi için ortama ihtiyaç yoktur. Işık türdeş saydam ortam içerisinde sabit hızla yayılır ve ışık hızı ortama göre değişir.

Tam Gölge - Yarı Gölge

Kaynaklardan yayılan ışınlar, ortamda ilerlerken saydam olmayan cisimler üzerine düşerlerse, cisimleri geçemediklerinden dolayı, cisimlerin arka tarafında karanlık alanlar oluşur. Meydana gelen bu karanlık alanlara gölge denir. Gölgenin şekli, saydam olmayan cismin şeklinin en büyük kesiti gibidir. Bunun sebebi, noktasal ışık kaynağından çıkan ışığın doğrusal olarak yayılmasıdır.

Şekildeki ışık kaynağından çıkan ışınların hiç düşmediği yerlere tam gölge, kaynağın bazı bölgelerinden ışık düşüp bazı bölgelerinden ışık düşmediği yerlere de yarı gölge denir.



Eğer kullanılan ışık kaynağı şekildeki gibi saydam olmayan engelden büyük ise, perdenin bulunduğu yere göre gölge şekilleri değişir. Perde (a) konumunda iken ortada tam gölge ve etrafında yarı gölge oluşur. Perde (b) konumunda iken yalnız yarı gölge oluşur. (Şekil (a) ve (b))



Dünya güneş etrafında dönerken, ay dünya ile güneş arasına şekildeki gibi girdiğinde, ayın gölgesi dünya üzerine düşer ve K noktasından bakan gözlemci güneşi göremez. Bu olaya güneş tutulması denir.




Dünya, güneş etrafında dönerken ay ile güneş arasına şekildeki gibi girdiğinde dünyanın gölgesi, ay üzerine güneş ışınlarının gelmesini engeller. Güneşten ışık alamayan ay, L noktasından bakıldığında görülmez, bu olaya da ay tutulması denir.


DÜZLEM AYNALAR

Yansıma

Saydam ortamda hareket eden ışığın herhangi bir yüzeye çarpıp geri dönmesine yansıma denir. Yansıma olayında ışığın hızı, frekansı, rengi yani hiçbir özelliği değişmez. Sadece hareket yönü değişir.


Bir yüzeyle 90° lik açı yapan dikmeye yüzeyin normali denir. Gelen ışınla normal arasındaki açıya gelme açısı (a), yansıyan ışınla normal arasındaki açıya da yansıma açısı (b) denir.

Yansımanın iki yasası vardır:

1. Gelen ışın, normal ve yansıyan ışın aynı düzlemdedir.

2. Gelme açısı yansıma açısına eşittir. (a = b)

Işınların geldiği yüzey şekildeki gibi düzgün olursa, bu yüzeyin her noktasında normaller birbirine paraleldir. Şekildeki gibi gelen ışınların gelme açıları birbirine yansıma açıları da birbirine eşit olur.


Bundan dolayı yüzeye birbirine paralel gelen ışın demeti, yüzeyden de birbirine paralel olarak yansır. Bu yansımaya düzgün yansıma denir.

Eğer yüzey şekildeki gibi düzgün değilse, yüzeyin bütün noktalarındaki normaller farklıdır. Yüzeye paralel gelen ışınların gelme açıları yansıma açılarına eşit olmaz. Bu yansımaya dağınık yansıma denir.


Görüntü Oluşumu

Herhangi bir cismi görebilmek için, cisimden yayılan ışınların göze gelmesi gerekir. Cisimden çıkan ışınlar doğrudan göze gelirse cisim görülür.

Eğer cisimden çıkan ışınlar, yansıma veya kırılma sonucu göze gelirse algılanan şey cismin görüntüsü olur.

Şekildeki K noktasal cisminin görüntüsünü bulmak için iki ışın kullanmak yeterlidir. Bu ışınlar yansıma kurallarına göre yansıtılır. Işınların uzantılarının kesiştiği yerde görüntü oluşur. Bu görüntü aynaya dik gönderilen ışının uzantısı üzerinde olmak zorundadır.

Eğer cisim şekildeki gibi ise K ve L noktalarının ayrı ayrı görüntüleri bulunur ve bu K', L' görüntü noktaları birleştirilerek K, L cisminin görüntüsü bulunur.


Görüntünün Özellikleri:

Yansıyan veya kırılan ışınların kendileri kesişirse görüntü gerçek, uzantıları kesişirse görüntü zahirî (sanal) olur.

Zahiri görüntüler her zaman görünen görüntülerdir. Gerçek görüntüler ise, perde üzerine düşürülerek, değişik noktalardan görülebildiği gibi, gerçek görüntüden göze gelen ışınlar nedeniyle de perde olmadan da görülebilirler.

Düzlem Aynada Görüntü ve Özellikleri:

Şekildeki gibi noktasal bir cisimden çıkan ışınlar, düzlem aynada yansıyor ve uzantılarının kesiştiği yerde görüntü oluşuyor.


Buna göre, düzlem aynada oluşan görüntü;

Zahirîdir.

Aynaya olan uzaklığı, cismin aynaya olan uzaklığına eşittir.

Boyu, cismin boyuna eşittir.

Cisme göre sağlı solludur. Sağ elimiz, görüntümüzün sol elidir.

Aynaya göre simetriktir.

Yukarıdaki şekilde cismin aynaya dik uzaklığı yoksa aynanın uzantısı alınır. K cisminin bu uzantıya göre simetriği olan K' görüntüsü bulunur.

Görüş Alanı

Bir düzlem aynanın iki kenarına gözden gönderilen ışınlar aynada yansır. Yansıyan bu ışınlar ile ayna arasında kalan alana görüş alanı denir. Bu yansıyan ışınların üzerinden geçtiği noktalar ve bu ışınlar arasında kalan noktaları görebilmek mümkündür.


Saydam olmayan küresel cisimlerin görüntülerinin arkasında kalan noktalar görülemeyebilir. Onun için görüş alanına bakarak görülebilecek noktalar kesinlikle bunlardır diye söylemek hatalı olabilir.

Şekilde G noktasından aynaya bakan bir gözün görüş alanını bulurken, aynanın iki ucundan normaller çizilir. Gelen ışının eşit açı yaparak yansımasını bulmak için, gözün normale dik olan uzaklığı belirlenir. Yansıyan ışın yine normalden eşit dik uzaklık olan noktadan geçer. Şekilde 1. ışın L noktasından, 2. ışın da S noktasından geçecek şekilde yansır. G noktasının aynadaki görüntüsünü görmek için nerelerden bakılmalı diye sorulduğunda, görüş alanı içinden bakılmalı cevabı verilir.




Gelme açısını yansıma açısına eşit çizebilmek için, aynanın normali hatasız çizilmelidir. Şekilde K aynası birim karelerin köşelerine yerleştirilmiş ise, normal ile ayna arasındaki açının 90° olması için bir kare köşegeni birleştirilerek normaller çizilir. Yan yana iki kare köşesi birleştirilerek yerleştirilen L aynasının normali, üst üste iki kare köşesi birleştirilerek bulunur.


Düzlem Aynada Özel Durumlar

1. Düzlem aynada gerçek cismin görüntüsü her zaman zahirîdir. Cismin aynaya uzaklığı, görüntünün aynaya uzaklığına, cismin boyu da görüntünün boyuna eşittir.

2. Bir düzlem aynaya gelen ışının doğrultusu değiştirilmeden, ayna a açısı kadar döndürülürse, yansıyan ışın 2a kadar döner. Şekilde normal her zaman ayna ile 90° lik açı yapar. Ayna, a açısı kadar döndürülürse normal de a açısı kadar döner. Gelme açısı a kadar büyür, dolayısıyla yansıma açısı da a kadar büyür. Sonuçta yansıyan ışın 2a açısı kadar sapar.

Şekilde x – y eksenleri arasında 45° lik açıyla yerleştirilen aynada, x ekseni üzerindeki K cisminin görüntüsü y ekseninde ve K' noktasında oluşur. Ayna 45° dönderilerek y eksenine getirilirse, K' noktası 90° dönerek K'' noktasına gelir.



3. Bir düzlem ayna ışık kaynağına yaklaştıkça gelme açısı, dolayısıyla yansıma açısı da büyür. Bu da yansıyan ışınlar arasındaki alanın büyümesi demektir. Kısacası düzlem ayna göze yaklaştıkça görüş alanı artar. Ayna gözden uzaklaştıkça görüş alanı azalır. Veya düzlem aynaya yaklaştıkça görüş alanı artar, uzaklaştıkça görüş alanı azalır.

4. Kesişen iki düzlem ayna arasındaki açı a ise aynalar arasında meydana gelen görüntü sayısı,

tane olur,


Paralel iki düzlem ayna arasındaki görüntü sayısı sonsuzdur.

KÜRESEL AYNALAR

Yarıçapı R olan bir kürenin tümsek kısmı parlatılıp ayna yapılırsa tümsek ayna, çukur kısmı parlatılıp ayna yapılırsa çukur ayna elde edilmiş olur. Aynanın tam ortasından ve merkezinden geçen eksene asal eksen denir. Aynanın asal eksenle çakıştığı noktaya tepe noktası (T) denir.

Tepe ile merkez noktalarının tam ortasındaki noktaya da odak noktası (F) denir. Odak noktasının aynaya veya merkeze uzaklığına da odak uzaklığı (f) denir. Odak uzaklığı ile aynanın (R) yarıçapı arasında
R = 2f bağıntısı vardır.






Kürenin merkezinde geçen bütün doğrular kürenin yüzeyine dik olduğundan,küresel aynalarda merkezden geçen bütün doğrular normal olarak kapul edilebilir.


Çukur Aynada Işınların Yansıması

Yansımanın en önemli şartı gelme açısının yansıma açısına eşit olmasıdır. Merkezden aynaya çizilen doğrular, küresel aynaların normalidir. Çünkü bu doğrular aynaya diktir.

1. Asal eksene paralel gelen ışınlar yansıdıktan sonra odaktan geçer. Gelen ışığın normalle yaptığı açı, yansıyan ışığın normalle yaptığı açıya eşittir.


2. Odaktan aynaya gelen ışınlar asal eksene paralel gidecek şekilde yansır. Bir önceki ışının tam tersidir.

3. Merkezden gelen ışınlar yine merkezden geçecek şekilde yansır. Çünkü normal üzerinden gelen ışınlar, aynaya dik çarptıklarından kendi üzerlerinden geri yansırlar.


4. Tepe noktasına gelen ışınlar, asal eksenle eşit açı yapacak şekilde yansırlar. Çünkü asal eksen de merkezden geçtiği için normaldir.

Çukur Aynada Görüntü Çizimleri

Oluşan görüntünün yerini bulmak için en az iki tane ışın kullanmak gereklidir. Işınlar nerede kesişirse görüntü orada oluşur.

Cisim sonsuzda ise; sonsuzdan gelen ışınlar asal eksene paralel gelirler. Paralel gelen ışınlar ise yansıdıktan sonra odakta toplanırlar. Görüntü, odakta gerçek ve nokta halinde oluşur.

1.Cisim merkezin dışında ise; görüntü, odak ve merkez arasında, ters gerçek ve boyu cismin boyundan küçüktür. Hatırlanacağı gibi ışınların kendisi kesişirse görüntü gerçek, uzantıları kesişirse görüntü zahirî olur.

2.Cisim merkezde ise; görüntü, merkezde ters gerçek ve boyu cismin boyuna eşit olur.

3.Cisim odakla merkez arasında ise; görüntü merkezin dışında ters, gerçek ve boyu cismin boyundan büyüktür.


4.Cisim odakta ise; yansıyan ışınlar birbirlerine paralel olduğundan, görüntü sonsuzda ve belirsizdir.

5.Cisim ayna ile odak arasında ise; görüntü aynanın arkasında, düz, zahirî ve boyu cismin boyundan büyüktür. Çizimlerden de görüldüğü gibi cisim veya görüntüden aynaya yakın olanın boyu daha küçüktür.


Tümsek Aynalarda Özel Işınlar

Tümsek aynada da çukur aynada olduğu gibi merkezden geçen bütün doğrular normaldir. Tümsek aynada odak noktası aynanın arkasında olduğu için zahirîdir. Çünkü odak, ışığın toplandığı noktadır. Tümsek aynada ışık toplanmaz. Sadece uzantıları odaktan geçer, kendileri geçemez.

1. Asal eksene paralel gelen ışınlar, uzantıları odaktan geçecek şekilde yansırlar.


2. Uzantıları odaktan geçecek şekilde gelen ışınlar, asal eksene paralel gidecek şekilde yansırlar.

3. Uzantıları merkezden geçecek şekilde gelen ışınlar, kendi üzerlerinden geri dönecek şekilde yansırlar.


4. Tepe noktasına gelen ışınlar, asal eksenle eşit açı yapacak şekilde yansırlar.

Tümsek Aynada Görüntü Çizimi

Bir tümsek aynada cisim nerede olursa olsun görüntü her zaman ayna ile odak noktası arasında, düz, zahirî ve boyu cismin boyundan küçüktür. Cisim sonsuzda iken görüntü odakta nokta halinde olur. Şekilde görüldüğü gibi cisim aynaya yaklaştıkça görüntünün boyu büyüyerek aynaya yaklaşır.


Küresel Aynalarda Herhangi Bir Işığın İzlediği Yol:

Çukur aynaya özel ışınların dışında herhangi bir ışın gönderildiğinde, ışının aynaya değme noktasına merkezden geçen normal çizilir. Gelen ışın normal ile eşit açı yapacak şekilde yansır.

Şekilde tümsek aynaya gelen ışın, normal ile eşit açı yapacak şekilde yansır. Tümsek aynada görüntü daima odak ile ayna arasında oluştuğundan, yansıyan ışınların uzantısı da odak ile ayna arasından geçer.




Yukarı Dön












baglanti egitim-baglantisi-1 egitim-baglantisi-2 egitim-baglantisi-3 egitim baglantisi-1 egitim baglantisi-2 egitim baglantisi-3 eğitim içerikleri eğitim içerikleri2

ordinaryüs

ELEKTROSTATİK


Atomda proton ve nötrondan oluşan bir çekirdek ve çekirdeğin çevresinde yörüngelerde hareket eden elektronlar bulunur.


Elektrik yüklerinin kaynağı atomun yapısında bulunan elekton ve proton denilen parçacıklardır. Protonun yükü pozitif (+), elektronun yükü ise negatif (–) dir. Bir elektronun yüküne elementer yük denilmiştir ve birim yük olarak seçilmiştir.

Yüksüz (nötr) bir atomdaki elektronların (–) yük toplamı, protonların (+) yük toplamına eşittir.

Nötr (Yüksüz) Cisim

Bir cismin üzerindeki pozitif (+) yük sayısı, negatif yük sayısına eşit ise, böyle cisme nötr ya da yüksüz cisim denir. Yüksüz denildiği zaman cismin içinde hiç yük yok anlamına gelmez. Yalnızca (+) ve (–) yük miktarının eşit olduğu anlamına gelir.

Pozitif Yüklü Cisim

Üzerinde (+) yük fazlalığı olan cisimlere pozitif yüklü cisim denir. Cisimleri pozitif yüklü hale getirmek için cisimden elektron alarak (+) yük fazlalığı oluşturmak gerekir.

Negatif Yüklü Cisim

Üzerinde (–) yük fazlalığı olan cisimlere negatif yüklü cisim denir. Herhangi bir yolla cisme (–) yük verilirse, (–) yük fazlalığı oluşur.

Yapılan deneylere göre, aynı işaretli cisimlerin birbirlerini ittiği görülmüştür. Yani aynı cins yüklü cisimler birbirlerine zıt yönlerde kuvvet uygularlar ve birbirlerini iterler.

Zıt cins yüklü cisimler birbirlerini çekerler. Bu durumda da cisimler birbirlerine zıt yönde kuvvet uygularlar. Fakat bu kuvvetler çekme yönündedirler.


Yüksüz cisimler ise birbirlerine kuvvet uygulayamadıkları için, ne iter, ne de çekerler.

Cisimlerin yükleri q1 ve q2 aralarındaki uzaklık d ise, birbirlerine uyguladıkları itme ya da çekme kuvveti,



bağıntısından bulunur. Bu kuvvet yüklerin çarpımı ile doğru, aralarındaki uzaklığın karesi ile ters orantılıdır.

İletken Cisimler

Üzerinde serbestçe dolaşabilen yükler olan cisimlere iletken cisim denir. Genel olarak metaller iyi iletkenlerdir. İnsan vücudu da iletkendir. İçinde iyon bulunduran çözeltiler de elektriği iletirler. İletken içinde hareket eden yük (–) yüktür. Yani elektronlardır. (+) yükler protonun yükü olduğu için hareket etmezler. Çözeltilerde (+) ve (–) iyonlar hareket eder.

Yalıtkan Cisimler

Üzerinde serbestçe dolaşabilir yükler olmayan cisimlere yalıtkan cisim denir. Plastik, cam, mika ve saf su bazı yalıtkan olan maddelere örneklerdir.

ELEKTRİKLENME ÇEŞİTLERİ

1. Sürtünme ile Elektriklenme

Saçımızı tararken, yün kazağımızı çıkarırken çıtırtılar duyulur. Otomobilden inerken kapı kolu ile el arasında elektrik akışı olur. Bu ve benzeri örneklerdeki olayların nedeni elektriklenmedir.

Sürtünme ile elektriklenmede birbirine sürtünen cisimlerden biri diğerine elektron verir ve kendisi pozitif (+) yükle yüklenir. Elektron alan cisim üzerinde (–) yük fazlalığı oluşacağı için negatif (–) yükle yüklenir. Alınan yük verilen yüke eşit olduğu için yük miktarı eşittir.

Cam çubuk ipek kumaşa sürtülürse, camdan ipeğe elektron geçişi olur. Cam çubuk (+), ipek kumaş ise (–) yükle yüklenir.

Plastik çubuk yünlü kumaşa sürtülürse, çubuk yünlü kumaştan elektron alır ve (–) yükle yüklenir. Yünlü kumaş elektron verdiği için (+) yükle yüklenir. Alınan ve verilen yük miktarları eşittir.

2. Dokunma ile Elektriklenme

Yüklü bir cisim nötr bir cisme dokundurulduğunda mevcut yükünü paylaşırlar ve nötr cisimde yüklenir. Bu tür yüklenmeye dokunma ile elektriklenme denir. Şekilde (–) yüklü K küresi nötr L küresine dokundurulduğunda, K den L ye elektron geçişi olur ve sonra dengeye gelirler.



Eğer K cismi (+) yüklü olsa idi, nötr L küresinden (–) yükler K küresine geçer ve her ikisi de (+) yüklü olurdu.

Yüklü cisimler birbirine dokundurulduktan sonra son yükleri, kürelerin kapasitelerine bağlıdır. Kürelerin kapasiteleri yarıçapla orantılı olduğundan toplam yükü yarıçapları oranında paylaşırlar.

Eğer küreler özdeş ise, yani yarıçapları eşit ise, toplam yükü eşit olarak paylaşırlar.

Şekilde yarıçapla rı r1 ve r2, yükleri q1 ve q2 olan küreler iletken telle birleştirilip anahtar kapatılırsa yük alış verişi yaparlar ve son yükleri q'1 ve q'2 olur.


Bu son yükleri bulmak için toplam yük; toplam yarıçapa bölünerek yarıçap başına düşen yük ile, her bir kürenin yarıçapı ile çarpılarak son yükleri bulunur.

Kürelerin dokunma sonrası yük miktarları,



Yüklü iki cisim birbirine dokundurulduğunda yüklerinin işareti ile ilgili kşu üğç durum vardır.

1. Her ikisi de (+) yükle yüklenebilir

2. Her ikisi de (-) yükle yüklenebilirler

3. Her ikisi de nötr olabilir

Birisinin yükünün (+) diğerinin ki ise (-) olma ihtimali yoktur.

3. Etki ile Elektriklenme

Yüksüz K ve L cisimleri birbirine temas halinde iken (+) yüklü bir M çubuğu yaklaştırılıyor. M çubuğundaki (+) yükler K küresinden L küresine (–) yükleri çeker. K küresinin çubuğa uzak olan kısmı (+) yükle yüklenir.




Daha sonra küreler yalıtkan ayaklarından tutulup ayrılır ve M çubuğu uzaklaştırılırsa, K küresi (+), L küresi de (–) yükle yüklenmiş olur.


M çubuğu dokundurulmadan K ve L küreleri yüklenmiş olur. Böyle yüklemeye etki ile elektriklenme denir. Etki ile elektriklenmede K ve L nin yarıçapları ne olursa olsun yük miktarları eşittir. Ayrıca çekilen ya da itilen yükler mümkün olan en uzaktan çekilir ya da mümkün olan en uzağa itilir.


Şekildeki gibi (+) yüklü K cismi, nötr L cismine yaklaştırıldığında onu etki ile elektrikler. L nin K tarafında (–) yükler, diğer tarafında ise (+) yükler toplanır. K cismi L deki (–) yükleri çeker, (+) yükleri ise iter.


Fakat d1 < d2 olduğu için, Fç > Fi olur ve cisim K ye doğru çekilir. K tarafından çekilen nötr L cismi K ye dokunursa, L de (+) yükle yüklenir ve bu durumda da L küresi düşey konumun diğer tarafına doğru itilir.

Topraklama

Dünya çok büyük bir küre olduğu için kapasitesi çok büyüktür. Dolayısıyla toprakla temas halinde olan cisimler nötr haldedir.

(–) yüklü cisim iletken bir telletoprağa bağlanırsa cisimdeki fazla olan (–) yükler toprağa akar ve cisim nötr olur.

(+) yüklü cisim iletken bir telle toprağa bağlanırsa, cisimdeki (+) yükler hareket edemeyeceği için, topraktan cisme (–) gelir ve cisim nötr olur.

Nötr bir cisim etki ve topraklama yoluyla elektriklenebilir.





(–) yüklü K cismi nötr L cismine yaklaştırılırsa, L cisminin bir tarafı (+) diğer tarafı (–) yükle yüklenir.




L cismi iletken bir telle toprağa bağlanırsa (–) yükler mümkün olan en uzağa yani toprağa kadar itilir.




Daha sonra M cismi uzaklaştırılmadan toprak bağlantısı kesilirse, L deki (+) yükler kalır ve K cismi de uzaklaştırıldıktan sonra L cismi (+) yükle yüklenir.


ELEKTROSKOP

Bir cismin yüklü olup olmadığını, yüklü ise yükünün işaretini anlamaya yarayan alete elektroskop denir. Elektroskobun basitçe yapısı şekildeki gibidir. Metal bir topuz, metal bir tel, iletken çok hafif iki yaprak ve cam fanustan oluşmaktadır.


Elektroskop yüksüz iken, yapraklar kapalı ve yapraklar arasındaki açı sıfır derecedir. Elektroskop yüklendiğinde, her iki yaprakta aynı cins ve eşit yükle yüklenir ve birbirlerini iterek yapraklar açılır. Yapraklar arasındaki açı yük miktarı ile orantılıdır. Yük miktarı artarsa, açı artar, yük miktarı azalırsa, yapraklar arasındaki açı da azalır.

Buna göre, elektroskobun yüklü olup olmadığını, yaprakların açık olup olmadığından anlayabiliriz.

Nötr bir elektroskoba bir cisim dokundurulduğunda, yapraklar açılıyorsa dokundurulan cisim mutlaka yüklü demektir. Dokunmayla elektriklenme sonucu elektroskopta yüklenir ve yaprakları açılır. Fakat bu durumda yükün işareti anlaşılamaz.

Yükün işaretini anlayabilmek için, yükünün işareti bilinen bir elektroskoba yüklü cismi yaklaştırmamız gerekir. Şekildeki (–) yüklü elektroskoba K cismi yaklaştırıldığında yapraklar biraz açılıyor.


Yaprakların biraz açılmasının nedeni, yapraklardaki yük miktarının artmasıdır. Yani topuzdan yapraklara (–) yükler itilmiştir. Topuzdan yapraklara (–) yüklerin itilebilmesi için K cisminin yükünün işareti (–) olmalıdır.

Eğer K cismi yaklaştırıldığında elektroskobun yaprakları biraz kapanıyorsa, yapraklardaki yük miktarı azalıyor yani topuza yapraklardan yük çekiliyordur. Buna göre, K cisminin yükünün işareti (+) dır.




Yüklü bir cisim, yüklü bir elektroskoba yaklaştırıldığında yapraklar biraz açılıyorsa , cisim ile elektroskop aynı cins yükle yüklü, yapraklar biraz kapanıyorsa , cisim elektroskopla zıt yüklüdür.

Cisim yaklaştırılırken yapraklar biraz açılıyorsa, uzaklaştırılırken yapraklar biraz kapanıyordur.Yani yaklaşma uzaklaşma birinin tersi olur.




Nötr bir elektroskoba (–) yüklü bir K cismi yaklaştırıldığında elektroskop etki ile elektriklenir. Yapraklar (–) yükle yüklenirken, topuz ise (+) yükle yüklenir, (+) yüklü cisim yaklaştırılsa idi, yapraklar (+), topuz ise (–) yükle yüklenirdi.




Yüklü bir cismi yüklü bir elektroskoba dokundurduğumuzda, yaprakların hareketinin nasıl olacağını anlamak için yük miktarlarını ve yükün işaretini bilmek gerekir.


1°) qE = – 3q, qK = +q ise, birbirlerine dokundurulduğunda, toplam yük qT = – 3q + q = – 2q olur ve bu yükü aralarında paylaşırlar. Dolayısıyla elektroskobun yük miktarı azalır ve yapraklar biraz kapanır.

2°) qE = + q, qK = – q olsa idi elektroskobun yük miktarı sıfır olur ve yapraklar tamamen kapanırdı.

3°) qE = – q, qK = +4q ise, toplam yük

qT = + 4q – q = + 3q olur. Elektkroskobun ilk yükü (–) işaretli iken dokundurduktan sonra (+) işaretli olur. Bu durumda elektroskobun yaprakları önce kapanır, sonra tekrar açılır.

Elektroskop ve dokundurulan cismin yükünün işareti aynı ise, elektroskobun yapraklarının hareketini bilebilmek için kapasitelerinin de bilinmesi gerekir.


Şekilde +q yüklü çubuk ve elektroskop birbirine dokundurulduğunda üç ihtimal vardır.

1°) Kapasiteleri eşit ise, yük geçişi olmaz ve elektroskobun yaprakları arasındaki açı değişmez.

2°) Elektroskobun kapasitesi büyük ise, toplam yükün (+2q) yarıdan fazlasını alır ve yapraklar biraz açılır.

3°) Çubuğun kapasitesi büyük ise, çubuk toplam yükün (+2q) yarıdan fazlasını alır ve elektroskobun yaprakları biraz kapanır.



Şekilde (–) yüklü bir cisim, (+) yüklüelektroskoba sürekli yaklaştırılıyor. Bu durumda elektroskobun topuzundaki (–) yüklerin (elektroskobun topuzu (+) yüklü olsa da (–) yüklerde vardır.) bir kısmı yapraklara itilir ve yapraklardaki (+) yük miktarı azalır. Dolayısıyla yapraklar biraz kapanır. Yaklaştırmaya devam edildiğinde ve yapraklardaki (+) yüke eşit miktar (–) yük itildiğinde, yapraklar tamamen kapanır.


Yine yaklaştırılmaya devam edilir ve yapraklardaki (+) yükten daha fazla (–) yük itilirse, yapraklar (–) yükle yüklenir ve tekrar açılır.

Yüksüz (nötr) bir elektroskoba (–) yüklü bir cisim yaklaştırıldığında etki ile elektriklenir ve yapraklar (–), topuz (+) yükle yüklenir.

Bu durumda iken, elektroskobun topuzu topraklanırsa, yapraklardaki (–) yükler toprağa akar ve yapraklar tamamen kapanır. Çünkü iletilen yükler mümkün olan en uzağa yani toprağa itilir.



Daha sonra toprak bağlantısı kesilir ve cisim uzaklaştırılırsa, elektroskop (+) yükle yüklenmiş olur.

Özel Durumlar

1. İçi boş iletken bir küre yüklendiğinde, yükler kürenin dış yüzeyinde toplanır. Çünkü yükler birbirini karşılıklı olarak mümkün olan en uzağa yani dış yüzeye doğru iterler. İç yüzey nötr dür.


2. Yine nötr bir kürenin iç yü-zeyine (–) yüklü X cismi dokundurduğumuzda, X küresi yükünün tamamını büyük küreye aktarır ve kendisi nötr hale gelir. Eğer (–) yüklü X küresi, büyük kürenin dışına dokundurulsaydı, toplam yükü aralarında yarıçapları oranında paylaşırlar idi.




3. (+) yüklü X küresi nötrkürenin içine değmeyecek şekilde salındırıldığında, etki ile elektriklenme olur. Kürenin iç yüzeyine (–) yükler çekilir. Dış yüzeyinde ise (+) yük fazlalığı oluşur.

4. Yüklü iletken cisimlerin sivri uçlarında daha fazla yük toplanır.


COULOMB KUVVETİ

Aralarında d kadar uzaklık bulunan yüklü iki cisim birbirlerini, yüklerin çarpımı ile doğru, aralarındaki uzaklığın karesi ile ters orantılı olacak şekilde birbirlerine kuvvet uygularlar.


Yükler aynı işaretli ise birbirlerini iterler, zıt işaretli ise birbirlerini çekerler. Bu itme ve çekme kuvveti yüklerin değerleri ne olursa olsun, eşit büyüklükte ve zıt yönlüdür.

F1 = –F2

Yüklü cisimlerin birbirine uyguladıkları kuvvete Coulomb kuvveti denir. Coulomb kuvveti,



bağıntısı ile hesaplanır. Burada,

F : Coulomb kuvveti

d : Yüklü cisimlerin kütle merkezleri arasındaki uzaklık

k : Coulomb sabiti. Bu sabit, ortamın cinsine ve kullanılan birim sistemine bağlı olarak değişen bir sabittir.

Boşluk ya da hava ortamında,



İkiden fazla yüklü cismin başka yüklü bir cisme uyguladığı toplam kuvvet bulunurken aşağıdaki aşamalar takip edilir.

1. Yüklerin işaretine göre herbir yüklü cismin uyguladığı kuvvet vektörleri gösterilir.

2. Coulomb bağıntısına göre, yüklerin büyüklüğüne ve aradaki uzaklığa bakılarak kuvvetlerin şiddetleri bulunur.

3. Kuvvet vektörleri arasındaki açılar bulunur.

4. Son olarakta bulunan bu kuvvet vektörlerinin vektörel toplamı yapılır.

Şekilde, –q1 ve +q2 yüklü cisimlerin –q3 yüklü cisme uyguladığı kuvvetler ve toplam kuvvet gösterilmiştir.






Şekilde ipek iplikle asılı q1 ve q2 yüklü cisimler birbirlerini iterek dengeye geliyorlar. Cisimlerin yüklerinin büyüklükleri ne olursa olsun birbirlerine uyguladıkları kuvvetlerin büyüklükleri eşittir.





Taralı üçgenlerden tana değerleri yazılırsa,

Buna göre, açılar arasındaki ilişki kütleler arasındaki ilişkiye bağlıdır.



a. m1 = m2 ise a1 = a2 dir.

b. m1 > m2 ise a1 < a2 dir.

c. m1 < m2 ise a1 > a2 dir.

ordinaryüs

ELEKTRİK AKIMI


Potansiyelleri farklı olan iki iletken cisim birbirlerine dokundurulduğunda potansiyelleri eşit oluncaya kadar birinden diğerine elektrik yükü akışı olur. Potansiyeller eşitlendiğinde yani potansiyel farkı sıfır olduğunda bu akış durur. Akışkanların basınç farkından dolayı akmasını ve basınç farkı ortadan kalkınca akmanın durmasını buna benzetebiliriz.

Buna göre, bir devrede yük akışı olabilmesi için, üreteç ve pil gibi aygıtlara ihtiyaç vardır.

Şekilde, pil, anahtar ve lamba ile oluşturulan devrede, anahtarın kapatılmasıyla lambanın yandığı gözlenir. Bu durumda lamba üzerinden akım geçtiği anlaşılır.


Bir iletken içinde elektronların sürekli olarak akışına elektrik akımı denir.

Akım Şiddeti

Bir iletkenin kesitinden bir saniyede geçen elektron miktarına akım şiddeti denir. i harfi ile gösterilir. Akım şiddeti ampermetre denilen aletle ölçülür. Ampermetre devreye seri bağlanır. Bağlandığı yerin direncini etkilememesi için ampermetrenin iç direnci çok çok küçüktür. Pratikte sıfır kabul edilir. Akım şiddeti birimi amperdir. A harfi ile gösterilir.

1 amperin binde birine miliamper denir.

Bir iletkenin kesitinden t sürede geçen yük miktarı q ise, i akım şiddeti, i = q/t bağıntısı ile hesaplanır. Bağıntıya göre,



Üretecin veya pilin + ucu uzun, – ucu kısa çizgi ile gösterilir. Elektronlar üretecin (–) kutbundan (+) kutbuna doğru hareket ederler. Fakat akımın yönü, elektronların hareket yönünün tersine yani (+) kutuptan (–) kutba doğru olduğu kabul edilmiştir. Bu bir kabullenmedir. Önemli bir sebebi yoktur.


Bir İletkenin Direnci

Elektronlar bir iletken içinde hareket ederken atom ve moleküllerle etkileşir ve enerji kaybederler. İyi iletken olmayan maddeler içinde ise hareket edemez ve akım oluşturamazlar, yani engellerle karşılaşırlar. Maddeler üzerinden geçen akıma karşı bir tepki yani direnme gösterirler. Bu direnmeye direnç denir. Direnç şekildeki gibi gösterilir ve R ile sembolize edilir.

Direnç birimi ohm olup kısaca W ile gösterilir.

Yalıtkan maddelerin direnci çok büyük olduğundan hiç akım geçirmezler. Elektrik akımını en iyi iletenler saf metallerdir.

Uzunluğu l, kesit alanı S olan bir iletkenin direnci,


bağıntısı ile hesaplanır. Burada r, iletkenin öz direncidir. Bu bağıntıya göre, direnç telin uzunluğu ve özdirenci ile doğru, kesit alanı ile ters orantılıdır.



Kısa Devre

Akımın dirençsiz yolu tercih etmesine kısa devre denir.

Şekilde yanmakta olan lambanın iki ucu iletken bir telle birleştirilir yani K anahtarı kapatılırsa, akım dirençsiz yoldan gider. Dolayısıyla lambanın üzerinden giden i akımı artık lamba üzerinden gitmez ve lamba söner. Lamba yerinde bir R direnci olması halinde de aynı durum geçerlidir.
r




Değişken Direnç (Reosta)
Bir iletkenin direncini değiştirmek için kullanılan alete reosta denir. Reostaya ayarlı dirençte denilir. Kısa devre prensibi geçerlidir. Şekilde okun ucuna kadar iki yol vardır. Biri dirençli diğeri dirençsiz yoldur. Akım dirençsiz yolu tercih ettiğinden, devrede yalnız okun ucundan 1 yönünde kalan direnç var demektir. Dolayısıyla ok 1 yönünde hareket ettirilirse, direnç azalır, 2 yönünde hareket ettirilirse direnç artar.



Potansiyel Farkı (Gerilim)

Potansiyel iş yapabilme yeteneği olarak ifade edilebilir. Potansiyel enerji, depolanmış ve kullanıma hazır enerji demektir. Pil ve üreteçlerde de böyle bir enerji vardır. Potansiyel farkı denildiğinde iki noktanın potansiyellerinin farkı demektir. Üreteçlerin (+) ve (–) kutuplarının potansiyelleri farklıdır. Dolayısıyla üretecin iki ucu arasında bir potansiyel farkı (gerilim) vardır. Bu potansiyel farkına gerilim de denir.

Bir devrenin iki noktası arasında sabit bir potansiyel farkı var ise, bu iki nokta arasında düzenli bir akım oluşur. Evlerde 220 voltluk sabit bir potansiyel farkı kullanıldığı için ampüllerin parlaklığı zamanla değişmez.
Potansiyel farkının birimi volttur. V harfi ile gösterilir. Voltmetre denilen aletle ölçülür. Voltmetre devreye paralel bağlanır. Voltmetrenin üzerinden akım geçmemesi için iç direnci çok çok büyük seçilir ve pratikte sonsuz kabul edilir.




OHM KANUNU

Bir iletkenin uçları arasındaki potansiyel farkının, iletkenden geçen akım şiddetine oranı sabittir. Bu sabit değer iletkenin direncine eşittir. Buna göre,





Direnç R, potansiyel farkı V, akım şiddeti i olduğuna göre, kısaca

V= i.R olarak yazılır.

Ohm kanunu, potansiyel farkı, akım ve direnç üçlüsü arasındaki ilişkiyi belirtir.

Potansiyel farkı akım şiddeti grafiğinin eğimi, iletkenin direncini verir.





DİRENÇLERİN BAĞLANMASI

Seri Bağlama ve Özellikleri

Dirençlerin uç uca bağlanmasıyla elde edilen bağlanma şekline seri bağlama denir.

1. Üreteçten çekilen akım kollara ayrılmaz ve bütün dirençlerin üzerinden eşit şiddette akım geçer.

iT = i1 = i2 = i3





2. Herbir direncin uçları arasın-daki potansiyel farkının toplamı, üretecin uçları arasındaki potansiyel farkına eşittir.

V = V1 + V2 + V3 + ...

3. Dirençlerin toplamı toplam dirence eşittir.

Reş = R1 + R2 + R3 + ...




Paralel Bağlama ve Özellikleri

Birer uçları bir noktada, diğeruçları da başka bir noktada olacak şekilde yapılan bağlama şekline paralel bağlama denir.

1. Paralel bağlamada üreteçten çekilen toplam akım K noktasında kollara ayrılır, sonra tekrar L noktasında birleşir ve üretece gelir.

iT = i1 + i2 + i3 olur.



2. Dirençlerin hepsi K ve L noktalarına bağlı olduğu için, K – L noktaları arasındaki potansiyel farkı ne ise, bütün dirençlerin uçları arasındaki de o kadardır. Ayrıca üreteç K ve L noktalarına paralel bağlı olduğundan,

V = V1 = V2 = V3 dür.

3. Devrenin eşdeğer direncinin tersi, dirençlerin terslerinin toplamına eşittir.



* Paralel bağlı dirençlerin eşdeğeri, en küçük direnç değerinden daha küçüktür.

* Paralel bağlı R1 ve R2dirençlerinin eşdeğeri,


bağıntısı ile de bulunabilir.



* Herbirinin değeri R olan n tane özdeş direnç paralel bağlanırsa, eşdeğer direnç,


ELEKTROMOTOR KUVVETİ

Daha önce pil, akü ve üreteçlerin içinde kullanılmaya hazır bir enerji olduğunu belirtmiştik. İçerisinde mekanik, kimyasal veya başka çeşit enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren düzeneklere elektromotor kaynakları (emk) denir.

Örneğin pil ve akümülatörler kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürürler. Üretecin, bir q yükünü devrede dolaştırmak için harcadığı enerji, o üretecin elektromotor kuvveti (emk) olarak tanımlanır. e ile gösterilir.

Her üretecin bir iç direnci vardır. Bu iç direnç ihmal edilmemiş ise devreye seri bağlı direnç gibi hesaba dahil edilir.




Örneğin iç direnci r olan bir üretece R direnci bağlanırsa dirençten geçen akım şiddeti ohm kanunundan bulunur.
e = i (R + r)

e = i . R + i . r olur.



Burada i . R direncin uçları arasındaki potansiyel farkı, i . r ise iç direncin uçları arasındaki potansiyel farkıdır. Ayrıca üretecin uçları arasındaki V potansiyel farkı
V = i . R dir. Eğer üretecin iç direnci ihmal edilmiş ise, üretecin elektromotor kuvveti (e), üretecin uçları arasındaki potansiyel farkına eşittir.

(e = V). İç direnç ihmal edilmemiş ise e > V dir.

Üreteçler bir devrede akım sağlayan kaynaklardır. Bir iletken üretece bağlanmaz ise, iki ucu arasında potansiyel farkı oluşmaz ve üzerinden akım geçmez.

Üreteçlerin Bağlanması

1. Seri Bağlı Üreteçler

Bir üretecin (+) kutbunu diğer üretecin (–) kutbuna bağlanmasıyla elde edilen bağlama şekline seri bağlama denir.


Seri bağlı üreteçlerin her birinden eşit şiddette akım çekilir. Dolayısıyla üretecin tükenme süresinden bir kazanç yoktur.

Üreteçlerin toplam elektromotor kuvveti, her birinin elektromotor kuvvetlerinin toplamına eşittir.

eT = e1 + e2 + e3 dür.

Üreteçler seri bağlı olduğundan iç dirençlerinin toplamı,

rT = r1 + r2 + r3 olur.

2. Ters Bağlı Üreteçler

Bir üretecin (–) kutbunu diğer üretecin (–) kutbuna ya da (+) kutupların birbirine bağlanmasıyla elde edilen bağlama şekline ters bağlama denir. Ters bağlamada emk lar birbirini yok edici yönde etki yapar. Eğer ters bağlı iki üreteç özdeş ise toplam emk sıfır olur.

eT = |e1 – e2| dir.


Büyük emk değeri küçük emk değerinden çıkarılır.

Üreteçler ters bağlı olsa da iç dirençler seri bağlıdır. Dolayısıyla toplam iç direnç

rT = r1 + r2 olur.

Şekildeki gibi, ikiden fazla üreteç var ise, önce seri bağlı olanların emk ları toplanır. Sonra diğer emk ile aradaki fark alınır.


Örneğin,

e1 + e2 > e3 ise, toplam emk,

eT = e1 + e2 – e3 olur.

3. Paralel Bağlı Üreteçler

Üreteçlerin (+) kutbu bir noktada (–) kutbu da başka bir noktada olacak şekilde birleştirilerek oluşturulan bağlamaya, paralel bağlama denir.

Paralel bağlı üreteçler özdeş seçilir. Özdeş olmaması durumunda devre analizi için yeni kurallar gereklidir.



Paralel bağlı üreteçlerin devreye verdikleri akımlar eşit olur.

Toplam emk üreteçlerden birinin emk sına eşittir.

eT = e dir.

İç direnci önemsiz paralel bağlı üreteç sayısının artması devreden geçen akım şiddetini etkilemez. Fakat üreteç sayısı arttıkça her bir üreteçten geçen akım azalır ve üreteçlerin tükenme süreleri artar.

Paralel bağlamanın özelliği gereğince, toplam iç direnç,


Üreteçlerin Tükenme Süresi

Bir üretecin tükenme süresi, yapılış boyutlarına, yapısını oluşturan maddenin cinsine ve üreteçten birim zamanda çekilen akıma bağlıdır.

Bir üretecin tükenme süresi, üreteçten çekilen akımla ters orantılıdır. Akım ne kadar çok çekilirse üreteç o kadar çabuk tükenir.

Buna göre, devreye eşit şiddette akım veren seri bağlı özdeş üreteç ya da piller paralel bağlı olanlara göre daha çabuk tükenir.

ELEKTRİKSEL ENERJİ

Uçları arasındaki potansiyel farkı V olan üretece bir R direnci bağlandığında i akımı geçiyor.

Akım geçerken çok hızlı hareket eden elektronlar iletkenin atom ve moleküllerine çarparak kazandıkları kinetik enerjilerin bir kısmını bu parçacıklara aktarırlar. Bu enerji ısı enerjisi alarak açığa çıkar. İletkenden t sürede akım geçtiğinde ısıya dönüşen elektriksel enerji,



E=V.i.t

bağıntısından bulunur. V = i . R değeri yerine yazılırsa,

E = i2 . R . t olarakta kullanılabilir.

V; volt, i : amper, t : saniye cinsinden alınırsa, elektriksel enerji Joule cinsinden bulunur.

Isıca yalıtılmış kapta bulunan sıvı içine bir iletken daldırılıp üzerinden i akımı geçirilirse, iletkenin verdiği ısı enerjisi sıvı tarafından alınır.


Verilen ısı alınan ısıya eşittir.

Q verilen = Q alınan



c : sıvının öz ısısı

m : sıvının kütlesi

DT : sıcaklık değişimi

Bütün elektrikli su ısıtıcıları bu sisteme göre çalışmaktadır.

Elektriksel Güç

Bir iletkenin birim zamanda yaydığı elektriksel enerjiye o iletkenin gücü denir.

Buna göre, elektriksel güç,



P=i , V=i2.R olur.

Ayrıca değeri yerine yazılırsa olarak ta ifade edilebilir.

LAMBALAR

Lambaların Yanıp Yanmaması

Bir lamba pil ya da üretece bağlandığında üzerinden akım geçer ve lamba yanar.
Anahtar açıldığında ise lambadan akım geçmez ve lamba yanmaz.




Lambanın iki ucu, direnci önemsiz bir telle birleştirilirse, akım dirençsiz yolu takip eder ve lamba kısa devre olur. Lambanın kısa devre olması demek üzerinden akım geçmemesi ve lambanın yanmaması demektir.Şekilde K anahtarı kapatılırsa lamba söner.


LAMBALARIN IŞIK ŞİDDETİ (PARLAKLIĞI)

Yanan bir lambanın ışık şiddeti ya da parlaklığı lambanın gücü ile orantılıdır.

Direnci R, uçları arasındaki gerilimi V olan lambadan i şiddetinde akım geçiyorsa, lambanın gücü,

Buna göre, lambadan geçen akım ya da lambanın gerilimi azalırsa lambanın ışık şiddeti veya parlaklığı da azalır.



Özellikle lambalar paralel bağlı ise, lambaların uçları arasındaki gerilimlerine bakılarak ışık şiddeti ya da parlaklık kıyaslaması daha kolay yapılır.esi ve lambanın yanmaması demektir. Şekilde K anahtarı kapatılırsa lamba söner.

ordinaryüs

MAGNETİZMA , ELEKTROLİZ VE SES

MIKNATIS ve ÖZELLİKLERİ
Magnetik adı verilen demir oksit (Fe3O4) bileşiği tabii bir mıknatıs olarak bilinir.

Demir, nikel, kobalt gibi maddeleri çekme özelliği gösteren cisimlere mıknatıs denir.

Üç çeşit mıknatıs vardır.

1. Doğal mıknatıs : Doğada oluşan ve taş olarak bulunan mıknatıslardır.

2. Yapay mıknatıs : Demir, nikel ya da kobalttan yapılır. Çubuk, pusula iğnesi, U şekline ve at nalı şekline benzeyen çeşitleri vardır.



Bu mıknatıslara daimi ya da geçici mıknatıslık kazandırılabilir.

3. Elektromıknatıslar : Magnetik özellik gösteren maddeye örneğin demir üzerine tel sarılıp telden akım geçirildiğinde oluşan mıknatıslardır.

Mıknatısın Kutupları

Mıknatısların uçları çekme ve itme özelliği gösterirler. Mıknatıslık etkisinin en şiddetli olduğu bu uçlara kutup adı verilir. Bir mıknatısın şekli nasıl olursa olsun iki kutbu bulunur.



Bir mıknatıs ortadan iple asılırsa, kuzey-güney doğrultusuna yönelerek durur. Kuzeyi gösteren kutba N, güneyi gösteren kutba ise S kutbu denir.

Elektrik yüklerinde olduğu gibi, mıknatıslarında aynı kutupları birbirini iter, zıt kutupları ise birbirini çeker. Bu itme ya da çekme kuvveti, mıknatısların kutup şiddetleri ile doğru, aralarındaki uzaklığın karesi ile ters orantılıdır



Mıknatıslar, demir, nikel, kobalt gibi maddeleri ve bunların alaşımlarını çeker. Bu nedenle bu maddelere magnetik maddeler denir. Cam, kağıt, tahta, plastik gibi maddeleri mıknatıs çekmez.

Magnetik Alan Kuvvet Çizgileri

Bir mıknatısın çekim etkisini gösterdiği alana magnetik alan denir.

Bir cam levha üzerine demir tozları serpildikten sonra levhanın altına çubuk mıknatıs yerleştirilip levhaya yavaş yavaş vurulduğunda, demir tozları mıknatısın magnetik alan çizgilerine paralel hale gelirler. Demir tozlarının oluşturduğu çizgilere bakılarak normalde görülmeyen çizgilerin nasıl olduğu anlaşılır.

Çubuk mıknatısın çevresindeki magnetik alan çizgileri şekildeki gibidir.

Magnetik alan kuvvet çizgileri N kutbundan S kutbuna doğrudur. Çizgilerin uç noktalarında sık olması magnetik alanın uç kısımlarında şiddetli olduğunu gösterir.



Magnetik alan çizgilerinin bulunduğu yerlere pusula iğneleri konulduğunda, pusula iğneleri yerdeki magnetik alan çizgilerine paralel olacak şekilde dengede kalırlar. Herhangi bir noktadaki magnetik alan vektörü ise, o noktada magnetik alan çizgilerine teğettir.

Magnetik alan, çizgilerinin paralel olduğu yerlerdeki alana düzgün magnetik alan denir.



Mıknatısı Bölmek

Çubuk şeklindeki bir mıknatıs ikiye bölündüğünde, oluşan her bir parça yine N–S kutuplu mıknatıs olur.

Bölme işlemi atomik boyuta kadar devam ettirildiğinde de yine mıknatıs özelliği devam eder. Yani tek kutuplu mıknatıs elde edilemez.



Geçici Mıknatıslanma

Yapay mıknatıslardan faydalanılarak magnetik özelliği olan demir, nikel ve kobalt geçici olarak mıknatıslanabilir. Üç yolla geçici mıknatıslanma elde edilebilir.

1. Sürtünme ile Mıknatıslanma

Bir demir çubuğa,şekildeki gibi mıknatısın her defasında aynı kutbu aynı yönlü sürtürülürse, mıknatısın ilk sürtülen uç kısmı mıknatısla aynı kutuplu olacak şekilde demir çubuk geçici olarak mıknatıslanır.


2. Dokunma ile Mıknatıslanma

Mıknatısa dokundurulan demir parçalarını mıknatıs tutar. Çünkü demir parçası mıknatısın dokunduğu kutupla zıt kutupla kutuplanır ve onu çeker. Demir parçaları uç uca eklenirse, her bir uç bir öncekine göre zıt kutuplanır.


3. Etki ile Mıknatıslanma

Mıknatısın magnetik alanı içine konulan demir parçaları geçici olarak mıknatıslık özelliği kazanır. Şekilde demir parçasına mıknatısın S kutbu yaklaştırılırsa, demirin S ye yakın olan kısmı N, diğer tarafı ise S kutbu olur.

Bir mıknatıs demir çubuğun orta kısmına şekildeki gibi yaklaştırılırsa, demir çubuğun uç kısımları N, orta kısımları ise S kutbu olacak şekilde etki ile mıknatıslanır.



Yerin Magnetik Alanı

Yerin magnetik ala nının olduğu deneylerle tespit edilmiştir. Dünya, sanki kuzey yarı kürede S, güney yarı kürede N kutbu bulunan bir çubuk mıknatıs varmış gibi davranır. Magnetik kuzey ve güney kutup ile coğrafi kuzey ve güney kutup tam çakışmıyor. Belli küçük bir açı kadar sapma gösteriyor.
Ağırlık merkezinden asılmış bir çubuk mıknatıs, bulunduğu yerden geçen dünyanın çevresindeki magnetik alan kuvvet çizgilerine teğet olmak zorundadır. Bu nedenle ağırlık merkezinden asılmış bir çubuk mıknatısın N kutbu magnetik kuzeyi, S kutbu ise magnetik güneyi gösterir.


Kuzey yarı kürede, ağırlık merkezinden asılan bir çubuk mıknatıs veya pusula iğnesinin N kutbu, güney yarı kürede ise S kutbu aşağı eğilir. Ekvatorda yere paralel, kutuplarda ise yere dik konuma gelir.



Mıknatısların Kullanıldığı Alanlar

Mıknatıslar, pusula yapımında, kapı zilinde, telefon, radyo, televizyon, voltmetre, ampermetre, elektrik motorları, bazı oyuncakların yapısı gibi bir çok yerlerde kullanılmaktadır.

Sanayide demir parçalarını diğer maddelerden ayırmak için yine mıknatıslar kullanılır.

ELEKTRİK AKIMININ MAGNETİK ETKİLERİ

Akım geçen telin oluşturduğu magnetik alan

Şekilde pusula iğnesinin üzerinden tel geçecek şekilde devre kurulup anahtar kapatılıp telden yeterince akım geçtiğinde pusula iğnesi aniden saparak tele dik konuma gelir. Pusulanın sapması yerin magnetik alanından başka bir magnetik alanın meydana geldiğini gösterir. Bu alan elektrik akımlarının çevresinde meydana gelen magnetik alandır. Bu alanların kaynağı elektrik yüklerinin hareketidir. Telden uzaklaştıkça magnetik alanın şiddeti azalır. Tele yaklaştıkça magnetik alanın şiddeti artar. Telden geçen akımın artması da magnetik alanın şiddetini artırır. Akımın azalması ise magnetik alanın şiddetini azaltır.




Akım geçen telin çevresinde iç içe daireler şeklinde magnetik alan çizgileri oluşur. Herhangi bir noktadaki magnetik alan vektörünün yönü, bu alan çizgilerine teğettir.

Akımın yönü değiştiğinde magnetik alan çizgileri ve herhangi bir noktadaki magnetik alan vektörünün yönü değişir.



İNDÜKSİYON AKIMI

Bir mıknatıs şekildeki gibi akım makarasının içine doğru hızla yaklaştırıldığında ya da makaradan uzaklaştırıldığında ampermetreden akım geçer. Üreteç olmadan elde edilen bu akıma indüksiyon akımı denir. İndüksiyon akımının meydana gelmesinin nedeni kapalı bir devre halinde bulunan iletkenden geçen, magnetik alan kuvvet çizgilerinin sayısının değişmesidir.


Kuvvet çizgileri hızlı değişirse indüksiyon akımı büyük, yavaş değişirse küçük olur. Yukarıdaki şekilde de mıknatıs, akım makarasına hızlı yaklaşırsa indüksiyon akımı büyük, yavaş yaklaşırsa akımın şiddeti küçük olur. Mıknatıs yaklaşırken ve uzaklaşırken oluşan akımın yönleri birbirlerine göre zıttır. Makaranın sarım sayısının artması indüksiyon akımının şiddetini artırır.

Elektromıknatıs



Şekildeki gibi bir demire tel sarılıp, telden bir akım geçirildiğinde demirin K ve L uçları arasında bir magnetik alan meydana gelir. Yani bir mıknatıs elde edilmiş olur. Buna elektromıknatıs denir.

Akımın şiddeti ve sarım sayısı ne kadar fazla ise mıknatısın magnetik kuvvet çizgileride o kadar şiddetli, yani mıknatıs güçlü olur.

Alternatif Akım

Çok sarımlı çerçeve şeklindeki bir iletken, mıknatısın uçları arasındaki düzgün magnetik alan içinde döndürülürse, çerçevenin oluşturduğu alandan geçen magnetik kuvvet çizgileri sürekli değiştiğinden çerçevenin tellerinde yönü ve şiddeti devamlı değişen bir elektrik akımı elde edilir. İndüksiyon yoluyla elde edilen bu akıma alternatif akım denir.

Transformatör

Alternatif gerilimleri aynı frekansta yükselten yada alçaltan ve bu işlemi az bir kayıpla gerçekleştiren sistemlerdir.



Transformatörde, demirden yapılmış levhalar bir araya getirilip, bunların üstlerine farklı sarımlı iki bobin sarılır. Primer sargı elektrik gücünü veren girişe, sekonder sargı da elektrik gücünün alındığı çıkışa bağlanır. Primer devreye uygulanan alternatif gerilim (V) sekonder devreden indüksiyon yoluyla yükselmiş ya da azalmış olarak alınır.

Sekonderin sarım sayısı, primerin sarım sayısından fazla ise transformatör yükselten, az ise alçaltan bir transformatördür. Transformatörler doğru akımda çalışmaz yalnızca alternatif akımla çalışır.

Verim % 100 ise, sekonderden alınan güç, primerden verilen güce eşittir.



Ayrıca gerilimler, sarım sayısıyla orantılı olduğundan, bu eşitlik,



Transformatörler gerilimi düşürmek amacıyla kapı zillerinde, teyp ve radyoların elektrik girişinde de kullanılır.

Alternatif akımın ampermetre ve voltmetre ile ölçülen değerlerine etkin değerler denir


ELEKTROLİZ

Şekilde verilen kapta safsu var iken, anahtar kapatıldığında lamba yanmaz. Saf suyun içine H2SO4, NaCI, NaOH … gibi suda iyonlarına ayrışan maddelerden herhangi biri katıldığında lamba ışık vermeye başlar.

Bu şekilde akım geçişi sırasında olup biten kimyasal olayların tümüne elektroliz denir.
Elektroliz olayında; elektrolit, elektrot, elektroliz kabı ve doğru akım kaynağı gereklidir.



Elektrolit : Sudaki eriyikleri iletken olan maddelere denir.

Elektrot : Elektrolit içine batırılan metallere denir.

Elektroliz Kabı : Elektroliz olayının gerçekleştiği kaba denir.

Anot : Bir elektroliz kabında üretecin pozitif kutbuna bağlı elektroda denir.

Katot : Elektroliz kabında üretecin negatif kutbuna bağlı elektroda denir.

Şekildeki gibi elektroliz kabı içindeki elektrotlar bir bataryanın uçlarına iletken tellerle bağlanırsa, çözeltideki (+) iyonlar pilin (–) kutbuna bağlı elektrota doğru, (–) yüklü iyonlar ise pilin (+) kutbuna bağlı elektroda doğru hareket ederler. Böylece anot pozitif, katot ise negatif yüklenmiş olur. Elektrotlar arasında oluşan elektrik alanının etkisiyle elektrolitteki iyonlar harekete geçerler. Katoda varan pozitif iyonlar buradan kendilerini nötrleyecek kadar elektron alırlar.


Anota ulaşan negatif iyonlar ise, elektronlarını anota vererek nötr hale geçerler. Belli bir zaman sonunda katottan alınan elektron sayısıyla, anoda verilenlerin sayısının aynı olduğu görülür. Elektroliz olayında akım, elektrolit içinde iyon hareketiyle, elektrolit dışında ise iletkendeki serbest elektronların hareketiyle gerçekleşir

Suyun Elektrolizi

Elektroliz olayından faydalanılarak su kendini meydana getiren hidrojen ve oksijen gazlarına ayrılabilir.

Su iyi bir iletken değildir. İçinde akımı iletecek iyon sayısı azdır. Suyun içine bir miktar çamaşır sodası veya sülfirik asit (H2SO4) damlatılırsa iyi bir iletken haline gelir.

Elektrotların birer uçları tüplerin içine, diğer uçları ise bir üretece bağlanıp devreden akım geçtiğinde, tüplerdeki suyun içinden gaz kabarcıkları çıkarak tüplerin üst kısmında gaz toplandığı, tüplerin içindeki suyun seviyesinin düştüğü gözlenir.

Hidrojen (+), oksijen (–) işaretli olduğundan, üretecin (+) kutbuna bağlı elektrodun bulunduğu tüpte oksijen, (–) kutbuna bağlı elektrodun olduğu tüpte ise hidrojen gazı toplanır.

Devreden ne kadar uzun süreli akım geçerse tüplerde toplanan gaz miktarları da o kadar fazla olur. Deney sırasında herhangi bir sürede toplanan hidrojen gazının hacmi, oksijen gazının hacminin iki katı olur.



Çünkü H2O da iki hidrojene karşılık bir oksijen vardır. Yapılan deneyler, devreden 1 coulomb luk yükün geçmesi halinde yaklaşık olarak 0,12 cm3 lük hidrojen ve 0,06 cm3 lük oksijen gazının açığa çıktığını göstermiştir. Bundan dolayı tüplerde toplanan gaz miktarları, devreden geçen akım şiddetinin bir ölçüsü olarak alınabilir.

Hidrojen Kabı

Ölçme hatalarının daha az olması için, daha çok toplanan hidrojen gazı, yük miktarının ölçüsü olarak alınabilir. Bundan dolayı elektroliz kabındaki oksijen gazının toplandığı tüp, devreden çıkarılır. Böylece yalnız hidrojen gazı biriktirmeye yarayan bu düzeneğe hidrojen kabı denir.

Seri bağlı hidrojen kabı

Birinin katodu,diğerinin anoduna gelecek şekilde bağlanan elektroliz kaplarına seri bağlı kaplar, böyle devreyede seri devre denir. Seri bağlı kaplardan geçen akım şiddeti (yük miktarı) eşit olduğundan her iki tüpte toplanan hidrojen gazı miktarı eşit olur.





Paralel ve seri bağlı hidrojen kabı

Özdeş elektroliz kaplarının ikisi birbirine paralel, diğeri bunlara seri olarak şekildeki gibi bağlanırsa, böyle kaplara karışık bağlı kaplar bu devreyede karışık bağlı devreler denir. Kaplar özdeş olduğundan L ve M kaplarından belli sürede aynı miktar akım geçerken, K den geçen akım iki kat daha fazla olacaktır.

Dolayısıyla L ve M kaplarındaki tüplerde toplanan hidrojen gazının hacimleri eşit olurken, K kabındaki tüpte toplanan hidrojen gazı miktarı iki kat daha fazla olacaktır.



SES BİLGİSİ

Lastik bir şerit iki ucundan sabitlenip titreştirilirse, metal levhanın bir ucu mengene ile sıkıştırılıp diğer ucu çekilip bırakılırsa, ses çıkarırlar. Gerilmiş saz telleri, tokmakla vurulan davul zarı, titreşmeleri sonucu yine ses çıkarır. Bu olaylar sesin ancak ortamların titreşmesi sonucu oluştuğunu gösterir.

Bir diyapazonun kollarından birine tokmağı ile vurulduğunda ses duyulur. Diyapazon kolunun ileri hareketi çevresindeki havayı iter, sıkıştırır, geri hareketi ise havayı seyrekleştirir. Bu hareket diyapazondan çevresine doğru dalgalar yayılmasına sebep olur. Ses dalgaları kaynaktan her tarafa doğru yayılır.

Titreşerek ses oluşturan cisimlere ses kaynağı denir. İnsan kulağı belli sınırlar içindeki titreşimleri duyabilir.

Kaynaktan yayılan ses dalgalarının bir enerjileri vardır. Bu enerji sesin yayıldığı ortam tarafından iletilir. Sesi ileten bir ortam olmadan ses yayılmaz. Boşlukta sesin yayılmamasının nedeni iletici ortamın olmayışındandır.

Şekildeki fanusun içine zil ve lambanın bağlı olduğu bir devre kuruluyor ve fanusun içindeki hava boşaltılıyor. Anahtar kapatıldığında zilin sesi duyulmazken fakat lambanın yandığı görülür. Bu deney, sesin boşlukta yayılmadığını, fakat ışığın boşlukta yayıldığını gösterir.



Frekans: Sesi oluşturan kaynağın bir saniyedeki titreşim sayısına sesin frekansı denir. Kaynaktan üretilen ses ortam değiştirse de frekans değişmez.

Yankı: Ses dalgalarının bir yüzeye çarpıp geri dönmesine yankı denir.

Sesin Fizyolojik Özellikleri

Bütün işittiğimiz sesler kulağımızda aynı etkiyi bırakmaz. Bazıları çok şiddetli veya hafif, bazıları ince veya kalın duyulur. Bazı sesler kulağımıza hoş geldiği halde bazıları sinir bozucu olabilir.

Sesleri birbirinden ayıran üç önemli özelliği vardır.

a. Şiddet: Mengeneye sıkıştırılmış bir metal levha, denge konumundan fazla ayrılıp bırakılırsa ses daha şiddetli duyulur. Denge konumundan ayrılma miktarına genlik denir.

Genlik büyürse ses şiddetli, küçülürse ses hafif duyulur. Yani şiddetin nedeni titreşim genliğidir. Ses kaynağına yakın yerlerde şiddet daha fazla olurken, kaynaktan uzaklaştıkça şiddet azalır.

b. Yükseklik (frekans): Sesin ince yada kalın duyulması frekansından dolayıdır. Frekansı büyük olan ses ince, frekansı küçük olan ses ise kalın duyulur.

c. Tını: Bazı çalgılarda genlik ve frekans aynı olduğu halde, yine sesler birbirinden ayrılabilir.

Örneğin lâ sesi veren bir keman bu sesin frekansının tam katları olan başka lâ sesleri de çıkarabilir. Böylece bileşik sesler ortaya çıkar.

Bu sebeple bir mandolinin sesi, başka bir müzik aletinin sesinden ayırt edilebilir. Müzik aletlerinin çıkardığı bileşik sesler birbirlerinden farklıdır. Bu farklılığı belirten özelliğe sesin tını adı verilir.

ordinaryüs

Kaynak:torpil.com