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
t (s)v (m/s)0,6 s22,22

80 km/h hızla giden bir sürücü bir engel görüyor. Tepki süresi 0,6 s’dir; ardından otomobil 5,5 m/s² sabit yavaşlamayla fren yapıyor. Engeli gördüğü andan itibaren toplam durma mesafesi d değerini bulun.

v₀ = 80 km/htr = 0,6 sa = −5,5 m/s²
d = m
2.KinematikZor
d = ?

Bir taş bir kuyuya durgun hâlden bırakılıyor. Suya çarpma sesi taş bırakıldıktan 3,6 s sonra duyuluyor. Ses hızı 343 m/s’dir; hava direncini ihmal edin ve g = 9,81 m/s² alın. Kuyunun derinliği d değerini bulun.

ttotal = 3,6 svsound = 343 m/sg = 9,81 m/s²
d = m
3.Newton yasalarıOrta
θ = 25°a = ?m = 18 kg

18 kg’lık bir blok, yatayla 25° açı yapan bir eğik düzlemden aşağı kayıyor. Kinetik sürtünme katsayısı 0,1. g = 9,81 m/s² alın. Bloğun eğim boyunca ivmesi a değerini bulun.

m = 18 kgθ = 25°μ = 0,1g = 9,81 m/s²
a = m/s²
4.Newton yasalarıZor
m1​ = 2,5 kg2 kgsürtünme yok

Yatay bir masa üzerindeki 2,5 kg’lık bir blok, sürtünmesiz bir makaradan geçen hafif bir iple asılı 2 kg’lık bir kütleye bağlıdır. Masa sürtünmesizdir. g = 9,81 m/s² alın. Sistemin ivmesi a değerini bulun.

m1 = 2,5 kgm2 = 2 kgμ = 0g = 9,81 m/s²
a = m/s²
5.Eğik atışOrta
v0​ = 34 m/sθ = ?R = 95 m

Bir top düz zeminden 34 m/s hızla atılıyor ve 95 m uzağa düşmelidir. Hava direncini ihmal edin ve g = 9,81 m/s² alın. İki olası atış açısından küçük olanı θ bulun.

v₀ = 34 m/sR = 95 mg = 9,81 m/s²
θ = °
6.Eğik atışZor
h = 20 mv0​ = 14 m/s50°H = ?

Bir top 20 m’lik bir uçurumun tepesinden 14 m/s hızla ve yatayın 50° üstünde atılıyor. Hava direncini ihmal edin ve g = 9,81 m/s² alın. Uçurumun dibindeki zeminden en büyük yükseklik H değerini bulun.

v₀ = 14 m/sθ = 50°h = 20 mg = 9,81 m/s²
H = m
7.Dairesel hareketOrta
L = 1,2 m50°

1,2 m uzunluğundaki bir ipe bağlı küçük bir top, ip düşeyle sabit 50° açı yapacak şekilde yatay bir çemberde dönüyor (konik sarkaç). g = 9,81 m/s² alın. Topun hızı v değerini bulun.

L = 1,2 mθ = 50°g = 9,81 m/s²
v = m/s
8.Dairesel hareketZor
r = 0,7 m10,5 m/svtop​ = ?

0,7 m uzunluğundaki hafif bir ipe bağlı 1,1 kg’lık bir top düşey bir çemberde döndürülüyor. En alt noktada hızı 10,5 m/s’dir. Hava direncini ihmal edin ve g = 9,81 m/s² alın. En üst noktada ipteki gerilme Ttop değerini bulun.

m = 1,1 kgr = 0,7 mvbottom = 10,5 m/sg = 9,81 m/s²
Ttop = N
9.İş ve enerjiOrta
60 km/h

Düz bir yolda 60 km/h hızla giden bir otomobil sert fren yapıyor ve tekerlekleri kilitli olarak kayarak duruyor. Lastikler ile yol arasındaki kinetik sürtünme katsayısı 0,4’dir. Durma mesafesi d değerini bulun.

v = 60 km/hμ = 0,4g = 9,81 m/s²
d = m
10.İş ve enerjiZor
F = 10 N15°μ = 0,12 kg

Kütlesi 2 kg olan bir blok, 15° eğimli bir yüzeyin dibinde durgun hâlden başlıyor ve eğime paralel 10 N sabit bir kuvvetle yukarı çekiliyor. Kinetik sürtünme katsayısı 0,1’tür. Blok eğim boyunca 7 m yukarı hareket ettikten sonraki hızı v değerini bulun.

m = 2 kgF = 10 Nθ = 15°μ = 0,1d = 7 mg = 9,81 m/s²
v = m/s
11.Momentum ve çarpışmalarOrta
1 kg80 m/s12 kgv′2​ = ?

Yatay olarak 20 m/s hızla giden 13 kg’lık bir mermi, aynı doğru boyunca hareket eden iki parçaya ayrılarak patlıyor. 1 kg’lık parça 80 m/s hızla ileri devam ediyor. 12 kg’lık parçanın hızı v′2 değerini bulun (ilk yönde pozitif).

M = 13 kgu = 20 m/sm1 = 1 kgv′1 = 80 m/sm2 = 12 kg
v′2 = m/s
12.Momentum ve çarpışmalarZor
9 m/s4 m/s

0,25 kg’lık bir top bir duvara 9 m/s hızla çarpıyor ve 4 m/s hızla tam geri sekiyor. Temas 40 ms sürüyor. Duvarın topa verdiği itmenin büyüklüğü J değerini bulun.

m = 0,25 kgvin = 9 m/svout = 4 m/sΔt = 40 ms
J = N·s
13.Rijit cismin dönmesiOrta
0 → 1900 rpmI = 36,5 kg·m²

Bir motor, atalet momenti 36,5 kg·m² olan bir volanı 15 s içinde duruştan 1900 devir/dakikaya çıkarıyor. Kayıpları ihmal ederek verdiği ortalama gücü Pavg kW cinsinden bulun.

I = 36,5 kg·m²n = 1900 rpmt = 15 s
Pavg = kW
14.Rijit cismin dönmesiZor
8,5 m/sω

Kütlesi 2 kg olan bir dolu küre kaymadan 8,5 m/s ile yuvarlanıyor. Toplam kinetik enerjisini Ek bulun.

m = 2 kgv = 8,5 m/sI = (2/5)·m·r²
Ek = J
15.Dişliler ve dişli dizileriOrta
d1​ = 150 mmd2​ = 450 mm960 rpmn2​ = ?

960 rpm ile dönen 150 mm’lik bir kasnak, %2 kaymayla bir kayış aracılığıyla 450 mm’lik bir kasnağı tahrik ediyor. Tahrik edilen kasnağın hızını n2 bulun.

n1 = 960 rpmd1 = 150 mmd2 = 450 mms = 2 %
n2 = rpm
16.Dişliler ve dişli dizileriZor
d1​ = 125 mmd2​ = 315 mm720 rpmC = 800 mmT1​ = 1000 NT2​P = ?

Açık bir kayış, 720 rpm ile dönen 125 mm’lik bir tahrik kasnağını 315 mm’lik bir kasnağa bağlıyor; merkezler 800 mm arayla duruyor. Sürtünme katsayısı 0,3 ve gergin taraftaki çekme kuvveti 1000 N’u aşamaz. Kayışın kaymadan iletebileceği en büyük gücü P kW cinsinden bulun (merkezkaç etkilerini yok sayın).

d1 = 125 mmn1 = 720 rpmd2 = 315 mmC = 800 mmμ = 0,3T1 = 1000 N
P = kW
17.Yaylar ve sarkaçlarOrta
L = 1,8 mT = 4,37 s

Başka bir gezegendeki bir astronot, 1,8 m uzunluğundaki bir basit sarkacın küçük salınımlar için periyodunun 4,37 s olduğunu buluyor. O gezegendeki yerçekimi ivmesi g değerini bulun.

L = 1,8 mT = 4,37 s
g = m/s²
18.Yaylar ve sarkaçlarZor
3,6 kgk = 270 N/mA = 6 cm

k = 270 N/m olan bir yaya bağlı 3,6 kg’lık bir kütle denge konumundan 6 cm çekilip serbest bırakılıyor. En büyük ivmesi amax değerini bulun.

m = 3,6 kgk = 270 N/mA = 6 cm
amax = m/s²
19.Mekanik titreşimlerOrta
k = 8 kN/mc = 10 N·s/mm = 2 kg

2 kg’lık bir kütle, rijitliği 8 kN/m olan bir yay ve sönüm katsayısı 10 N·s/m olan viskoz bir sönümleyiciyle taşınıyor. Sönüm oranı ζ değerini bulun.

m = 2 kgk = 8 kN/mc = 10 N·s/m
ζ =
20.Mekanik titreşimlerZor
k1​ = 25k2​ = 30m = 5 kg

5 kg’lık bir kütle uç uca (seri) bağlı iki yaya asılı: üstteki yayın rijitliği k₁ = 25 kN/m, alttakinin k₂ = 30 kN/m. Yay sisteminin eşdeğer rijitliği keq değerini kN/m cinsinden bulun.

m = 5 kgk1 = 25 kN/mk2 = 30 kN/m
keq = kN/m

3Çözeltiler

1.Kinematik

Cevap: d = 58,23 m

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.

Birimler

v₀ = 80/3,6 = 22,22 m/s

Tepki mesafesi

d1 = v₀·tr = 22,22·0,6 = 13,33 m

Fren mesafesi

d2 = v₀²/(2a) = 22,22²/(2·5,5) = 44,89 m

Toplam

d = 13,33 + 44,89 = 58,23 m

Cevap

d = 58,23 m
2.Kinematik

Cevap: d = 57,76 m

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.

Sürenin iki kısmı

½·9,81·t₁² = 343·(3,6 − t₁)
4,905·t₁² + 343·t₁ − 1235 = 0

Düşme süresi

Yalnızca pozitif kök fiziksel olarak anlamlıdır.

t₁ = (−343 + √(343² + 4·4,905·1235))/(2·4,905) = 3,432 s

Derinlik

d = ½·9,81·3,432² = 57,76 m

Cevap

d = 57,76 m
3.Newton yasaları

Cevap: a = 3,257 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 25° − 0,1·cos 25°) = 9,81·(0,4226 − 0,09063) = 3,257 m/s²

Cevap

a = 3,257 m/s²
4.Newton yasaları

Cevap: a = 4,36 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) = (19,62 − 0)/4,5 = 4,36 m/s²

Cevap

a = 4,36 m/s²
5.Eğik atış

Cevap: θ = 26,86 °

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 = 9,81·95/34² = 0,8062

Açı

2θ = 53,72° → θ = 26,86°

Cevap

θ = 26,86°

Diğer çözüm 90° − θ = 63,14°.

6.Eğik atış

Cevap: H = 25,86 m

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.

Düşey atış hızı

vy = 14·sin 50° = 10,72 m/s

Uçurumun üstündeki yükselme

Δh = vy²/(2g) = 10,72²/(2·9,81) = 5,862 m

Yerden yükseklik

H = 20 + 5,862 = 25,86 m

Cevap

H = 25,86 m
7.Dairesel hareket

Cevap: v = 3,278 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.

Çemberin yarıçapı

r = L·sin θ = 1,2·sin 50° = 0,9193 m

Sürat

İp gerilmesi ve yerçekimi birlikte içe doğru kuvveti verir: tan θ = v²/(r·g).

v = √(r·g·tan θ) = √(0,9193·9,81·tan 50°) = 3,278 m/s

Cevap

v = 3,278 m/s
8.Dairesel hareket

Cevap: Ttop = 119,3 N

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.

Tepedeki hız

2r yükseklik boyunca kinetik enerji potansiyel enerjiye dönüşür.

vtop² = 10,5² − 4·9,81·0,7 = 82,78 m²/s²

Tepedeki kuvvetler

İp gerilmesi ve yerçekimi ikisi de aşağı, merkeze doğrudur.

T + m·g = m·vtop²/r
T = 1,1·82,78/0,7 − 1,1·9,81 = 119,3 N

Cevap

Ttop = 119,3 N
9.İş ve enerji

Cevap: d = 35,39 m

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).

Temel birimlerde hız

v = 60/3,6 = 16,67 m/s

Enerji denkliği

½mv² = μmg·d → d = v²/(2μg) = 16,67²/(2·0,4·9,81) = 35,39 m

Cevap

d = 35,39 m

Hızı iki katına çıkarmak durma mesafesini dört katına çıkarır.

10.İş ve enerji

Cevap: v = 4,603 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).

Eğim boyunca kuvvetler

m·g = 2·9,81 = 19,62 N
mg·sin θ = 5,078 N
μ·mg·cos θ = 1,895 N

İş–enerji

½mv² = (10 − 6,973)·7 = 21,19 J
v = √(2·21,19/2) = 4,603 m/s

Cevap

v = 4,603 m/s
11.Momentum ve çarpışmalar

Cevap: v′2 = 15 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.

Önceki momentum

p = M·u = 13·20 = 260 kg·m/s

Sonraki momentum

260 = 1·80 + 12·v′2
v′2 = (260 − 80)/12 = 15 m/s

Cevap

v′2 = 15 m/s
12.Momentum ve çarpışmalar

Cevap: J = 3,25 N·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.

Momentumdaki değişim

J = m·Δv = 0,25·(4 + 9) = 3,25 N·s

Cevap

J = 3,25 N·s
13.Rijit cismin dönmesi

Cevap: Pavg = 48,17 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·1900/60 = 199 rad/s

Enerji

E = ½·I·ω² = ½·36,5·199² = 722482 J

Ortalama güç

Pavg = E/t = 722482/15 = 48165 W = 48,17 kW

Cevap

Pavg = 48,17 kW
14.Rijit cismin dönmesi

Cevap: Ek = 101,2 J

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.

Öteleme ve dönme kısımları

Etrans = ½·m·v² = ½·2·8,5² = 72,25 J
Erot = ½·I·ω² = ½·0,4·m·r²·(v/r)² = 0,4·72,25 = 28,9 J

Toplam

Ek = 72,25 + 28,9 = 101,2 J

Cevap

Ek = 101,2 J
15.Dişliler ve dişli dizileri

Cevap: n2 = 313,6 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

960·150/450 = 320 rpm

Kaymayla

n2 = 320·0,98 = 313,6 rpm

Cevap

n2 = 313,6 rpm
16.Dişliler ve dişli dizileri

Cevap: P = 2,74 kW

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.

Sarılma açısı

θ = 2,904 rad

Gevşek taraftaki çekme kuvveti

eμθ = e0,8711 = 2,389, T₂ = 1000/2,389 = 418,5 N

Güç

P = (1000 − 418,5)·4,712 = 2,74 kW

Cevap

P = 2,74 kW
17.Yaylar ve sarkaçlar

Cevap: g = 3,721 m/s²

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.

g için çözün

g = 4π²·L/T² = 4π²·1,8/4,37² = 3,721 m/s²

Cevap

g = 3,721 m/s²
18.Yaylar ve sarkaçlar

Cevap: amax = 4,5 m/s²

Basit harmonik hareket: k sertlikli bir yaya bağlı m kütlesi ω = √(k/m) açısal frekansı ve T = 2π/ω = 2π·√(m/k) periyoduyla salınır. L uzunluğundaki basit sarkaç için T = 2π·√(L/g). A genliğiyle en büyük hız A·ω, en büyük ivme A·ω² ve enerji ½·k·A²’dir.

Açısal frekans

ω = √(270/3,6) = 8,66 rad/s

En büyük ivme

amax = A·ω² = 0,06·8,66² = 4,5 m/s²

Cevap

amax = 4,5 m/s²
19.Mekanik titreşimler

Cevap: ζ = 0,03953

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.

Kritik sönüm

cc = 2·√(k·m) = 2·√(8000·2) = 253 N·s/m

Sönüm oranı

ζ = c/cc = 10/253 = 0,03953

Cevap

ζ = 0,03953

ζ < 1, bu yüzden sistem az sönümlüdür ve sönerken salınır.

20.Mekanik titreşimler

Cevap: keq = 13,64 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

Seri yaylar aynı kuvveti taşır ve uzamaları toplanır, bu yüzden tersleriyle birleşir: 1/k = 1/k1 + 1/k2.

1/keq = 1/25 + 1/30 → keq = 25·30/(25 + 30) = 13,64 kN/m

Cevap

keq = 13,64 kN/m

ExamProblems · examproblems.com/courses/dynamics