Dinamik: hızlı tekrar paketi

Formül kâğıtları, her konunun temel yöntem adımları ve 20 alıştırma sorusu; tam çözümler en sonda.

Yeni sorularDerse dön

Yazdırma penceresinde, bir kopyayı cihazınızda saklamak için “PDF olarak kaydet” seçeneğini seçin.

1Formüller ve yöntemler

Kinematik

Hız
v = v0 + a·t
Yer değiştirme
s = v0·t + ½·a·t²
Zaman olmadan
v² = v0² + 2·a·s
Birimler
1 m/s = 3,6 km/h

Yöntem

  1. Bildiklerinizi birimleriyle listeleyin: v₀, v, a, t ve s.
  2. Üç bilineninizi ve bilinmeyeni içeren denklemi seçin.
  3. Bir pozitif yön seçin ve zıt yöndeki büyüklüklere eksi işareti verin.
  4. Çözün ve cevabın fiziksel olarak anlamlı olduğunu kontrol edin.

Newton yasaları

İkinci yasa
ΣF = m·a
Ağırlık
W = m·g
Kinetik sürtünme
Ff = μ·N
Eğik düzlemde
eğim boyunca: m·g·sin θ, dik: m·g·cos θ

Yöntem

  1. Cisme etkiyen her kuvvetle bir serbest cisim diyagramı çizin.
  2. Hareket boyunca bir pozitif yön seçin.
  3. Kuvvetleri harekete paralel ve dik bileşenlere ayırın (eğimde: boyunca m·g·sin θ, yüzeye doğru m·g·cos θ).
  4. Hareket boyunca ΣF = m·a uygulayın; sürtünme harekete karşı μ·N’dir.

Eğik atış

Bileşenler
vx = v0cos θ, vy = v0sin θ
Konum
x = vxt, y = h + vyt − ½gt²
Maksimum yükseklik
H = h + vy²/(2g)
Menzil (düz zemin)
R = v0²·sin 2θ/g

Yöntem

  1. Atış hızını bileşenlerine ayırın: vx = v₀·cos θ ve vy = v₀·sin θ.
  2. Yatay hareket sabit hızlıdır; düşey hareketin ivmesi −g’dir.
  3. Uçuş süresini düşey hareketten bulun.
  4. Menzili bulmak için bu süreyi yatay harekette kullanın.

Dairesel hareket

Merkezcil ivme
a = v²/r = ω²·r
Merkezcil kuvvet
F = m·v²/r
Açısal hız
ω = v/r = 2π/T
Düz viraj, sürtünme
vmax = √(μ·g·r)

İş ve enerji

Kinetik enerji
Ek = ½mv²
Potansiyel enerji
Ep = mgh
Enerji denkliği
Ek1 + Ep1 + W = Ek2 + Ep2 + losses
Sürtünme işi
W = μ·N·d
Güç
P = W/t

Momentum ve çarpışmalar

Momentum
p = m·v
Korunum
Σm·v (before) = Σm·v (after)
Tamamen esnek olmayan
v′ = (m1v1 + m2v2)/(m1 + m2)
İtme
J = F·Δt = m·Δv

Yöntem

  1. Bir pozitif yön seçin ve her hıza işaretini verin.
  2. Önceki toplam momentumu yazın: Σm·v.
  3. Tamamen esnek olmayan çarpışmada cisimler sonra birlikte hareket eder; esnek çarpışmada kinetik enerji de korunur.
  4. Önceki momentumu sonraki momentuma eşitleyin ve çözün.

Rijit cismin dönmesi

G’ye göre atalet momentleri
çubuk mL²/12, disk ½mR², halka mR², dolu küre (2/5)mR², içi boş küre (2/3)mR²
Paralel eksen teoremi
I = IG + m·d²
Atalet yarıçapı
I = m·k²
Ucuna göre çubuk
I = mL²/3
Hareket denklemi
ΣM = I·α
rad/s cinsinden hız
ω = 2π·n/60
Kinetik enerji
E = ½·I·ω²
İş ve güç
W = T·θ, P = T·ω
Kaymadan yuvarlanma
v = ω·r, E = ½mv²(1 + I/(mr²)), a = g·sin θ/(1 + I/(mr²))
Açısal momentum
L = I·ω, I1ω1 = I2ω2
Bir mafsal etrafında çarpma
m·v·d = I·ω

Yöntem

  1. Ekseni seçin: sabit bir mafsal ya da yuvarlanan cisimler için kütle merkezi.
  2. O eksene göre atalet momentini standart sonuçlardan bulun; kaydırılmış eksen için I = IG + m·d² kullanın.
  3. Yöntemi seçin: ivmeler ve kuvvetler için ΣM = I·α, hızlar için enerji (½·I·ω² + ½·m·v² + m·g·h), çarpmalar ve ani değişimler için açısal momentum.
  4. Doğrusal ve dönme hareketini v = ω·r ve a = α·r ile bağlayın ve devir/dakikayı rad/s’ye çevirin.

Dişliler ve dişli dizileri

Birbirini kavrayan dişliler
n1·N1 = n2·N2
Tork
T2 = T1·(N2/N1)·η
Güç
P = T·ω, ω = 2π·n/60
Bileşik dişli dizisi
toplam oran = kademe oranlarının çarpımı

Yaylar ve sarkaçlar

Yaydaki kütle
T = 2π·√(m/k)
Sarkaç
T = 2π·√(L/g)
Açısal frekans
ω = √(k/m) = 2π/T
En büyük hız ve ivme
vmax = A·ω, amax = A·ω²
Enerji
E = ½·k·A²

Mekanik titreşimler

Doğal frekans
ωn = √(k/m), fn = ωn/(2π)
Statik çökmeden
ωn = √(g/δst)
Kritik sönüm
cc = 2√(km) = 2mωn
Sönüm oranı
ζ = c/cc
Sönümlü frekans
ωd = ωn√(1 − ζ²)
Logaritmik azalma
δ = (1/n)·ln(x0/xn), ζ = δ/√(4π² + δ²)
Paralel yaylar
k = k1 + k2
Seri yaylar
1/k = 1/k1 + 1/k2

2Alıştırma soruları

1.KinematikOrta
a = 3,75 m/s²s = 1300 m

Bir uçak durgun hâlden başlayıp pist boyunca 3,75 m/s² ile düzgün olarak hızlanıyor. 1300 m sonraki hızı v değerini bulun.

v₀ = 0a = 3,75 m/s²s = 1300 m
v = m/s
2.KinematikZor
v₀ = 6 m/s40 m

Bir top, yerden 40 m yükseklikteki bir çatının kenarından 6 m/s hızla düşey olarak yukarı atılıyor. Hava direncini ihmal edin ve g = 9,81 m/s² alın. Top atıldıktan ne kadar süre sonra yere çarpar? t değerini bulun.

v₀ = 6 m/sh₀ = 40 mg = 9,81 m/s²
t = s
3.Newton yasalarıOrta
θ = 35°a = ?m = 8 kg

8 kg’lık bir blok, yatayla 35° açı yapan bir eğik düzlemden aşağı kayıyor. Kinetik sürtünme katsayısı 0,2. g = 9,81 m/s² alın. Bloğun eğim boyunca ivmesi a değerini bulun.

m = 8 kgθ = 35°μ = 0,2g = 9,81 m/s²
a = m/s²
4.Newton yasalarıZor
m1​ = 3 kg2,5 kgμ = 0,2

Yatay bir masa üzerindeki 3 kg’lık bir blok, sürtünmesiz bir makaradan geçen hafif bir iple asılı 2,5 kg’lık bir kütleye bağlıdır. Blok ile masa arasındaki kinetik sürtünme katsayısı 0,2. g = 9,81 m/s² alın. Sistemin ivmesi a değerini bulun.

m1 = 3 kgm2 = 2,5 kgμ = 0,2g = 9,81 m/s²
a = m/s²
5.Eğik atışOrta
v0​ = 40 m/sθ = ?R = 120 m

Bir top düz zeminden 40 m/s hızla atılıyor ve 120 m uzağa düşmelidir. Hava direncini ihmal edin ve g = 9,81 m/s² alın. İki olası atış açısından küçük olanı θ bulun.

v₀ = 40 m/sR = 120 mg = 9,81 m/s²
θ = °
6.Eğik atışZor
h = 20 mv0​ = 13 m/s40°α = ?

Bir top 20 m’lik bir uçurumun tepesinden 13 m/s hızla ve yatayın 40° üstünde atılıyor. Hava direncini ihmal edin ve g = 9,81 m/s² alın. Yere yatayın altında hangi açıyla α çarpar?

v₀ = 13 m/sθ = 40°h = 20 mg = 9,81 m/s²
α = °
7.Dairesel hareketOrta
r = 70 mvmax​ = ?

Bir otomobil 70 m yarıçaplı düz bir virajı dönüyor. Lastiklerle yol arasındaki statik sürtünme katsayısı 0,8. g = 9,81 m/s² alın. Otomobilin kaymadan virajı dönebileceği en yüksek hız vmax değerini bulun.

r = 70 mμs = 0,8g = 9,81 m/s²
vmax = m/s
8.Dairesel hareketZor
θ = 10°merkezevmax​ = ?

240 m yarıçaplı bir viraj 10° eğimlendirilmiştir ve lastikler ile yol arasındaki statik sürtünme katsayısı 0,25’dir. g = 9,81 m/s² alın. Bir otomobilin virajı yukarı ve dışarı kaymadan alabileceği en yüksek hız vmax değerini bulun.

r = 240 mθ = 10°μs = 0,25g = 9,81 m/s²
vmax = m/s
9.İş ve enerjiOrta
40°d = 8 mμ = 0,25

1 kg kütleli bir blok, yatayla 40° açı yapan bir eğimde 8 m kayıyor; kinetik sürtünme katsayısı 0,25. Sürtünmeye karşı yapılan iş Wf değerini bulun.

m = 1 kgθ = 40°μ = 0,25d = 8 mg = 9,81 m/s²
Wf = J
10.İş ve enerjiZor
h = 3 mL = 4 mμ = 0,15k = 800 N/m

4 kg kütleli bir blok, sürtünmesiz bir rampada 3 m yükseklikten durgun halde bırakılıyor. Altta 4 m uzunluğunda pürüzlü yatay bir şeridi (μ = 0,15) geçiyor ve sonra sürtünmesiz bir yüzeyde bir yaya (k = 800 N/m) çarpıyor. Blok yaya ulaştığındaki hızı v değerini bulun.

m = 4 kgh = 3 mL = 4 mμ = 0,15k = 800 N/mg = 9,81 m/s²
v = m/s
11.Momentum ve çarpışmalarOrta
1 kg10 m/s4,5 kg

10 m/s hızla giden 1 kg’lık bir kızak, sürtünmesiz bir ray üzerinde duran 4,5 kg’lık bir kızakla tamamen esnek, kafa kafaya bir çarpışma yapıyor. Çarpışmadan sonra ikinci kızağın hızı v′2 değerini bulun.

m1 = 1 kgm2 = 4,5 kgv1 = 10 m/sv2 = 0
v′2 = m/s
12.Momentum ve çarpışmalarZor
1100 kgv1​ = ?1500 kg

1100 kg’lık bir otomobil park hâlindeki 1500 kg’lık bir otomobile çarpıyor. Enkazlar birbirine kenetleniyor ve durmadan önce 7,5 m kayıyor. Lastikler ile yol arasındaki kinetik sürtünme katsayısı 0,8. g = 9,81 m/s² alın. Birinci otomobilin çarpışmadan hemen önceki hızı v1 değerini bulun.

m1 = 1100 kgm2 = 1500 kgd = 7,5 mμ = 0,8g = 9,81 m/s²
v1 = m/s
13.Rijit cismin dönmesiOrta
n = 3000 rpmT = 1410 N·m

Bir motor 3000 devir/dakikada 1410 N·m tork veriyor. Çıkış gücünü P kW cinsinden bulun.

T = 1410 N·mn = 3000 rpm
P = kW
14.Rijit cismin dönmesiZor
θ = 25°a

Bir dolu silindir yatayla 25° eğimli bir yokuştan kaymadan yuvarlanıyor. g = 9,81 m/s² kullanın. Merkezinin ivmesini a bulun.

θ = 25°I = ½·m·r²g = 9,81 m/s²
a = m/s²
15.Dişliler ve dişli dizileriOrta
d1​ = 80 mmd2​ = 300 mm960 rpmn2​ = ?

960 rpm ile dönen 80 mm’lik bir kasnak, %2,5 kaymayla bir kayış aracılığıyla 300 mm’lik bir kasnağı tahrik ediyor. Tahrik edilen kasnağın hızını n2 bulun.

n1 = 960 rpmd1 = 80 mmd2 = 300 mms = 2,5 %
n2 = rpm
16.Dişliler ve dişli dizileriZor
A = 15B = 48C = 15D = 18

Bileşik bir dişli dizisinde, 960 rpm ile dönen giriş milindeki A dişlisi (15 diş) B dişlisini (48 diş) döndürüyor. C dişlisi (15 diş) B ile aynı mile sabitlenmiştir ve çıkış milindeki D dişlisini (18 diş) döndürüyor. Çıkış hızı nout değerini bulun.

nin = 960 rpmA = 15B = 48C = 15D = 18
nout = rpm
17.Yaylar ve sarkaçlarOrta
3,6 kgk = 90 N/mA = 6 cmx = 3 cm

k = 90 N/m olan bir yaydaki 3,6 kg’lık kütle sürtünmesiz bir yüzeyde 6 cm genlikle salınıyor. Dengeden 3 cm uzaktayken hızı v değerini bulun.

m = 3,6 kgk = 90 N/mA = 6 cmx = 3 cm
v = m/s
18.Yaylar ve sarkaçlarZor
mk = 420 N/mA = 6 cmx = 4 cm

k = 420 N/m olan bir yaydaki kütle sürtünmesiz bir yüzeyde 6 cm genlikle salınıyor. Dengeden 4 cm uzaktayken kinetik enerjisi K değerini bulun.

k = 420 N/mA = 6 cmx = 4 cm
K = J
19.Mekanik titreşimlerOrta
k = 80 kN/mζ = 0,4m = 200 kg

Rijitliği 80 kN/m olan bir yay üzerindeki 200 kg’lık bir kütlenin, 0,4 sönüm oranı veren viskoz bir sönümleyicisi var. Serbest titreşiminin sönümlü doğal frekansı fd değerini Hz cinsinden bulun.

m = 200 kgk = 80 kN/mζ = 0,4
fd = Hz
20.Mekanik titreşimlerZor
k1​ = 80k2​ = 5m = 25 kg

25 kg’lık bir kütle, rijitlikleri k₁ = 80 kN/m ve k₂ = 5 kN/m olan yan yana (paralel) iki yaya asılı. Kütle yatay kalıyor. Yay sisteminin eşdeğer rijitliği keq değerini kN/m cinsinden bulun.

m = 25 kgk1 = 80 kN/mk2 = 5 kN/m
keq = kN/m

3Çözeltiler

1.Kinematik

Cevap: v = 98,74 m/s

Motion with constant acceleration: v = v₀ + a·t, s = v₀·t + ½·a·t² and v² = v₀² + 2·a·s. Pick the equation that contains the three things you know and the one you want, and keep the signs consistent with one positive direction.

Mesafe sonundaki hız

v = √(2·a·s) = √(2·3,75·1300) = 98,74 m/s

Cevap

v = 98,74 m/s
(355,5 km/h)
2.Kinematik

Cevap: t = 3,532 s

Sabit ivmeli hareket: v = v₀ + a·t, s = v₀·t + ½·a·t² ve v² = v₀² + 2·a·s. Bildiğiniz üç büyüklüğü ve aradığınız büyüklüğü içeren denklemi seçin ve işaretleri tek bir pozitif yöne göre tutarlı tutun.

Hareket denklemi

Yukarı pozitiftir ve yer, başlangıç noktasının h₀ altındadır.

−40 = 6·t − ½·9,81·t²
4,905·t² − 6·t − 40 = 0

İkinci derece denklemi çözün

Yalnızca pozitif kök fiziksel olarak anlamlıdır.

t = (6 + √(6² + 2·9,81·40))/9,81 = 3,532 s

Cevap

t = 3,532 s
3.Newton yasaları

Cevap: a = 4,02 m/s²

Newton’un ikinci yasası: bir cisme etkiyen net kuvvet, kütlesi ile ivmesinin çarpımına eşittir: ΣF = m·a. Bir serbest cisim diyagramı çizin, hareket doğrultusunda bir pozitif yön seçin ve o doğrultudaki tüm kuvvetleri toplayın: uygulanan kuvvetler, harekete karşı koyan μ·N sürtünmesi ve yer çekiminin bileşenleri.

Eğim boyunca kuvvetler

Eğim boyunca aşağı yön pozitiftir.

m·a = m·g·sin θ − μ·m·g·cos θ

İvme

a = 9,81·(sin 35° − 0,2·cos 35°) = 9,81·(0,5736 − 0,1638) = 4,02 m/s²

Cevap

a = 4,02 m/s²
4.Newton yasaları

Cevap: a = 3,389 m/s²

Newton’un ikinci yasası: bir cisme etkiyen net kuvvet, kütlesi ile ivmesinin çarpımına eşittir: ΣF = m·a. Bir serbest cisim diyagramı çizin, hareket doğrultusunda bir pozitif yön seçin ve o doğrultudaki tüm kuvvetleri toplayın: uygulanan kuvvetler, harekete karşı koyan μ·N sürtünmesi ve yer çekiminin bileşenleri.

Sistemin ivmesi

a = (m2·g − μ·m1·g)/(m1 + m2) = (24,53 − 5,886)/5,5 = 3,389 m/s²

Cevap

a = 3,389 m/s²
5.Eğik atış

Cevap: θ = 23,69 °

Projectile motion: with no air resistance, x = vxt and y = h + vyt − ½gt². The two directions are independent except that they share the same time.

Menzil formülü

R = v₀²·sin 2θ/g → sin 2θ = 9,81·120/40² = 0,7358

Açı

2θ = 47,37° → θ = 23,69°

Cevap

θ = 23,69°

Diğer çözüm 90° − θ = 66,31°.

6.Eğik atış

Cevap: α = 65,15 °

Projectile motion: with no air resistance, x = vxt and y = h + vyt − ½gt². The two directions are independent except that they share the same time.

Atış hızını bileşenlerine ayırın

vx = 13·cos 40° = 9,959 m/s
vy0 = 13·sin 40° = 8,356 m/s

Çarpmadaki düşey hız

Düşey yönde enerji veya v² = v₀² + 2as.

vy = √(8,356² + 2·9,81·20) = 21,5 m/s

Çarpma açısı

tan α = vy/vx = 21,5/9,959 → α = 65,15°

Cevap

α = 65,15°
7.Dairesel hareket

Cevap: vmax = 23,44 m/s

Düzgün dairesel hareket: r yarıçaplı bir çember üzerinde v hızıyla hareket eden bir cisim merkeze doğru a = v²/r ivmesiyle ivmelenir; bu yüzden içe doğru F = m·v²/r net kuvvetine ihtiyaç duyar. Bu kuvveti gerçek bir etki sağlar: sürtünme, ip gerilmesi, yer çekimi ya da normal kuvvet.

Merkezcil kuvveti sürtünme sağlar

m·v²/r = μ·m·g
v = √(μ·g·r) = √(0,8·9,81·70) = 23,44 m/s

Cevap

vmax = 23,44 m/s (84,38 km/h)
8.Dairesel hareket

Cevap: vmax = 32,4 m/s

Uniform circular motion: an object moving at speed v on a circle of radius r accelerates towards the centre with a = v²/r, so it needs a net inward force F = m·v²/r. That force is supplied by something real: friction, tension, gravity or a normal force.

Kuvvet dengeleri

Sürtünme eğim aşağı yönlüdür.

N·(sin θ + μ·cos θ) = m·v²/r
N·(cos θ − μ·sin θ) = m·g

Sürat

v = √(240·9,81·0,4199/0,9414) = 32,4 m/s

Cevap

vmax = 32,4 m/s
(116,7 km/h)
9.İş ve enerji

Cevap: Wf = 15,03 J

İş–enerji ilkesi: kinetik enerjideki değişim tüm kuvvetlerin işine eşittir. Yer çekimi ve yayları potansiyel enerji (mgh ve ½kx²) olarak yazmak bunu bir denkliğe çevirir: ilk enerji = son enerji + sürtünmeyle kaybedilen enerji (μN·d).

Sürtünme kuvveti

N = mg·cos θ = 9,81·0,766 = 7,515 N
F = μN = 0,25·7,515 = 1,879 N

Sürtünmeye karşı iş

Wf = F·d = 1,879·8 = 15,03 J

Cevap

Wf = 15,03 J
10.İş ve enerji

Cevap: v = 6,862 m/s

İş–enerji ilkesi: kinetik enerjideki değişim tüm kuvvetlerin işine eşittir. Yer çekimi ve yayları potansiyel enerji (mgh ve ½kx²) olarak yazmak bunu bir denkliğe çevirir: ilk enerji = son enerji + sürtünmeyle kaybedilen enerji (μN·d).

Pürüzlü şeritten sonra kalan enerji

Rampa sürtünmesizdir, bu yüzden enerjiyi yalnızca şerit alır.

mgh − μmgL = 39,24·(3 − 0,15·4) = 94,18 J

Yaydaki hız

½mv² = mg(h − μL) → v = √(2g(h − μL)) = √(2·9,81·2,4) = 6,862 m/s

Cevap

v = 6,862 m/s
11.Momentum ve çarpışmalar

Cevap: v′2 = 3,636 m/s

Momentumun korunumu: bir çarpışma sırasında dış kuvvet etkimiyorsa, önceki toplam momentum Σm·v sonrakine eşittir. Hızların yönü vardır; bu yüzden bir pozitif yön seçin ve ters yöndeki hızlara eksi işareti verin. Esnek çarpışmada kinetik enerji de korunur; tamamen esnek olmayan çarpışmada cisimler birbirine yapışır.

Duran hedefle esnek çarpışma

Momentum ve enerji korunumunu birlikte çözmek bu iki sonucu verir.

v′1 = (1 − 4,5)/(1 + 4,5)·10 = −6,364 m/s
v′2 = 2·1/(1 + 4,5)·10 = 3,636 m/s

Cevap

v′2 = 3,636 m/s
12.Momentum ve çarpışmalar

Cevap: v1 = 25,65 m/s

Conservation of momentum: when no external force acts during a collision, the total momentum Σm·v before equals the total after. Velocities have a direction, so pick a positive direction and give velocities the other way a minus sign. In an elastic collision kinetic energy is conserved too; in a perfectly inelastic one the bodies stick together.

Çarpışmadan sonraki hız

V = √(2·μ·g·d) = √(2·0,8·9,81·7,5) = 10,85 m/s

Çarpışmada momentum

m1·v1 = (m1 + m2)·V → v1 = 2600·10,85/1100 = 25,65 m/s

Cevap

v1 = 25,65 m/s
(92,32 km/h)
13.Rijit cismin dönmesi

Cevap: P = 443 kW

Rotation about a fixed axis: the sum of the moments about the axis equals I·α (ΣM = I·α), just as ΣF = m·a for translation. In energy form, a torque T turning through an angle θ (in radians) does work T·θ, which changes the kinetic energy ½·I·ω²; gravity adds or removes m·g·Δh of the centre of mass. Power is P = T·ω.

Açısal hız

ω = 2π·3000/60 = 314,2 rad/s

Güç

P = T·ω = 1410·314,2 = 442965 W = 443 kW

Cevap

P = 443 kW
14.Rijit cismin dönmesi

Cevap: a = 2,764 m/s²

Rolling and angular momentum: a body rolling without slipping has v = ω·r, so its kinetic energy is ½·m·v² + ½·I·ω² = ½·m·v²·(1 + I/(m·r²)). Down a slope that gives a = g·sin θ/(1 + I/(m·r²)). When no external moment acts about an axis, the angular momentum about that axis stays constant, I₁·ω₁ = I₂·ω₂, even if kinetic energy is lost.

Hareket denklemleri

m·g·sin θ − f = m·a
f·r = I·α = 0,5·m·r²·(a/r) → f = 0,5·m·a

İvme

a = g·sin θ/(1 + c) = 9,81·sin 25°/1,5 = 2,764 m/s²

Cevap

a = 2,764 m/s²
15.Dişliler ve dişli dizileri

Cevap: n2 = 249,6 rpm

Kayış-kasnak sürücüleri: kayma olmadığında iki kasnağın çevre hızı aynıdır, v = π·d·n/60; dolayısıyla n₁·d₁ = n₂·d₂ ve hız oranı d₂/d₁’dir. s kayması, tahrik edilen kasnağı biraz yavaşlatır: n₂ = n₁·(d₁/d₂)·(1 − s). İletilen güç P = (T₁ − T₂)·v’dir; T₁ gergin taraftaki, T₂ gevşek taraftaki çekme kuvvetidir. Sürtünme gerilmelerin oranını sınırlar: T₁/T₂ = eμθ; burada θ, küçük kasnaktaki sarılma açısıdır (radyan cinsinden); açık bir kayış için θ = π − 2·asin((d₂ − d₁)/(2C)), C eksenler arası uzaklıktır.

Kaymasız hız

960·80/300 = 256 rpm

Kaymayla

n2 = 256·0,975 = 249,6 rpm

Cevap

n2 = 249,6 rpm
16.Dişliler ve dişli dizileri

Cevap: nout = 250 rpm

Dişli dizileri: birbirini kavrayan dişlilerin dişlerdeki hızı aynıdır, bu yüzden n₁·N₁ = n₂·N₂: dişi az olan dişli daha hızlı döner. Aynı mil üzerindeki dişliler aynı hızla döner. Güç (kayıplar düşülerek) aktarılır, bu yüzden hız düştüğünde tork artar: T₂ = T₁·(N₂/N₁)·η ve P = T·ω, burada ω = 2π·n/60.

Birinci kademe

nB = 960·15/48 = 300 rpm = nC

İkinci kademe

nout = 300·15/18 = 250 rpm

Cevap

nout = 250 rpm

toplam oran = 3,84 : 1

17.Yaylar ve sarkaçlar

Cevap: v = 0,2598 m/s

Simple harmonic motion: a mass m on a spring of stiffness k oscillates with angular frequency ω = √(k/m) and period T = 2π/ω = 2π·√(m/k). A simple pendulum of length L has T = 2π·√(L/g). With amplitude A, the largest speed is A·ω, the largest acceleration A·ω² and the energy ½·k·A².

Açısal frekans

ω = √(90/3,6) = 5 rad/s

x’teki hız

v = ω·√(A² − x²) = 5·√(0,06² − 0,03²) = 0,2598 m/s

Cevap

v = 0,2598 m/s
18.Yaylar ve sarkaçlar

Cevap: K = 0,42 J

Simple harmonic motion: a mass m on a spring of stiffness k oscillates with angular frequency ω = √(k/m) and period T = 2π/ω = 2π·√(m/k). A simple pendulum of length L has T = 2π·√(L/g). With amplitude A, the largest speed is A·ω, the largest acceleration A·ω² and the energy ½·k·A².

Toplam enerji

E = ½·k·A² = ½·420·0,06² = 0,756 J

x’teki yay enerjisi

U = ½·k·x² = ½·420·0,04² = 0,336 J

Kinetik enerji

K = 0,756 − 0,336 = 0,42 J

Cevap

K = 0,42 J
19.Mekanik titreşimler

Cevap: fd = 2,917 Hz

Kütle–yay sisteminin serbest titreşimi: sönümsüz doğal frekans rad/s cinsinden ωn = √(k/m) ve Hz cinsinden fn = ωn/(2π)’dir. Viskoz bir sönümleyici c, ζ = c/cc sönüm oranını verir; kritik sönüm cc = 2·√(k·m) = 2·m·ωn’dir. Az sönümlü bir sistem (ζ < 1) ωd = ωn·√(1 − ζ²) ile salınır. Paralel yaylar toplanır, k = k₁ + k₂; seri yaylar tersleriyle toplanır, 1/k = 1/k₁ + 1/k₂.

Sönümsüz doğal frekans

ωn = √(80000/200) = 20 rad/s
fn = 20/(2π) = 3,183 Hz

Sönümlü doğal frekans

fd = fn·√(1 − ζ²) = 3,183·√(1 − 0,4²) = 2,917 Hz

Cevap

fd = 2,917 Hz
20.Mekanik titreşimler

Cevap: keq = 85 kN/m

Kütle–yay sisteminin serbest titreşimi: sönümsüz doğal frekans rad/s cinsinden ωn = √(k/m) ve Hz cinsinden fn = ωn/(2π)’dir. Viskoz bir sönümleyici c, ζ = c/cc sönüm oranını verir; kritik sönüm cc = 2·√(k·m) = 2·m·ωn’dir. Az sönümlü bir sistem (ζ < 1) ωd = ωn·√(1 − ζ²) ile salınır. Paralel yaylar toplanır, k = k₁ + k₂; seri yaylar tersleriyle toplanır, 1/k = 1/k₁ + 1/k₂.

Eşdeğer rijitlik

Yan yana yaylar aynı uzamayı paylaşır ve kuvvetleri toplanır, bu yüzden rijitlikleri doğrudan toplanır: k = k1 + k2.

keq = 80 + 5 = 85 kN/m

Cevap

keq = 85 kN/m

ExamProblems · examproblems.com/courses/dynamics