şu soruyu açıklar mısınız

Şu Soruyu Açıklar Mısınız class=

Cevap :

Merhaba, merkezcil kuvveti kavramamızı bekleyen, yorum yapmamızı isteyen ve konik sarkacın özelliklerini kullandırtan güzel bir yorum sorusudur!

Bize soruda basit bir sarkaç modeli ve bir kütle verilmiş. Kütleye [tex]m[/tex] diyelim, bilmiyoruz. Sarkacın ucundaki küre L konumunda iken ip gerilmesinin maksimum değerine ulaşıldığını soruda vermiş. O zaman şöyle bir eşitlik yazabiliriz;

[tex]T_{max} =mg[/tex]

Aynı şekilde küreyi K konumunda sabit tuttuğumuzda, denge konumu ile arasında bir açı oluşur. Fotoğrafta bu açıyı ω (omega) olarak görebilirsiniz. Serbest cisim diyagramını çizdiğimizde ip gerilmesi şuna eşittir;

[tex]T_{ip}=mg.sinw[/tex]

Sinüs'ün tanımı gereği, [tex](0,2pi)[/tex] aralığında şu değerleri alabilir;

[tex]-1\leq x\leq 1[/tex]

O zaman K konumundaki ip gerilmesinin, L konumundaki ip gerilmesinden kesinlikle küçük olduğunu söyleyebiliriz.

[tex]T_{K} < T_{L}[/tex]

Cisim, salınım hareketine başladığı anda, ([tex]K-L[/tex] arası), hareketinden ötürü merkezcil kuvvete sahip olacaktır. Merkezcil kuvvetin büyüklüğü aşağıdaki eşitlikle bulunabilir;

[tex]F_{mer}=\frac{mv^2}{r}[/tex]

Dolayısıyla [tex]K-L[/tex] arasında cisim ivmelenecektir. Çizgisel hızı arttıkça, merkezcil kuvvetin büyüklüğü de karesi oranında artar. Çünkü ipin uzunluğu [tex](r)[/tex] ve cismin kütlesi [tex](m)[/tex] sabittir! O zaman şu eşitliği yazabiliriz;

[tex]T_{herhangi bir anda}=mg.sinw + F_{mer}[/tex]

İp, maksimum [tex]mg[/tex] kuvvetine dayanabiliyordu, dolayısıyla ipin kopması beklenir. Başarılar dilerim!

[tex]T_{K-L} > mg[/tex]