9. BÖLÜM KESİŞEN KUVVETLERİN DENGESİ ALIŞTIRMALAR 1. ÇÖZÜMLER • 4. 60° 40° T2 30° T1 40° • • Sistem dengede olduğuna göre yukarı çeken kuvvetler aşağı çeken kuvvetlere; sağa çeken kuvvetler sola çeken kuvvetlere eşittir. a) T1.cos53° = 12 T1.0,6 = 12 ⇒ T1 = 20 N olur. 60° yatay 50° KESİŞEN KUVVETLERİN DENGESİ K b) T1.sin53° = GK 20.0,8 = GK ⇒ GK = 16 N olur. T3 c) T2.cos37° = 12 K T2.0,8 = 12 ⇒ T2 = 15 N olur. d) T2.sin37° = GL T1 kuvvetinin karşısındaki açı 90° + 60° = 150° 15.0,6 = GL ⇒ GL = 9 N olur. T2 kuvvetinin karşısındaki açı 90° + 50° = 140° T3 kuvvetinin karşısındaki açı 70° dir. Buna göre T3 > T2 > T1 olur. 2. İplerin yatay düzlemle tavan • yaptığı açılar θ ve β ol5br sun. Sistem dengede olduğundan T1 ve T2 gerilme 4br T2 θ 3br 4br yatay bileşenleri birbirine eşittir. Sistem dengede olduğuna göre, a) T1 . sin 30° = 100 1 T1 . = 100 & T1 = 200 N olur. 2 T1 β kuvvetlerinin 5. 5br b) T1 . cos 30° = T3 K T1.cosθ = T2.cosβ 4 3 T 3 T1 . = T2 . & 1 = olur. 5 5 T2 4 200. 3. 3 = T3 & T3 = 100 3 N olur. 2 yatay ip Ty T T T T 6. a) T1 gerilme kuvveti L ve N ağırlıklarını taşıdığından, 53° ip T1 = GL + GN = 20 + 50 GX GY =40N = 70 N olur. düfley Y cismi dengede olduğundan T gerilme kuvveti, b) Sistem dengede 2T = GY olduğundan, 2T = 40 T2.cos37° = T1 + GK T2.0,8 = 70 + 10 T = 20 N T2 = 100 N olur. X cisminin ağırlığı, 37° T2 T2.cos37° 37° T2.sin37° K GK=10N T3 . . T1=70N düfley duvar olur. T + Ty = GX 20 + 20 . sin53° = GX c) 20 + 20 . 0,8 = GX GX = 36 N tavan olur. T2.sin37° = T3 100.0,6 = T3 ⇒ T3 = 60 N olur. KUVVET VE HAREKET 113 7. Şekil-I de ipler arasındaki açı 60° olduğundan GXv3 = GZ olur. 11. 26N Şekil-II de ipler arasındaki açı 120° olduğundan θ 13cm GX = GY olur. . 5cm 26N θ θ 13cm θ 5cm 12cm . 12cm Buna göre, cisimlerin ağırlıkları arasında GZ > GX = GY G ilişkisi vardır. 24cm Sistem dengede olduğuna göre, 26. cos i + 26. cos i = G 8. T1 ve T2 iplerindeki gerilme kuvvetlerini dengeleyen 26. kuvvet K cisminin ağırlığıdır. T2 ipini A dan B ye 5 5 + 26. =G 13 13 10 + 10 = G & G = 20 N olur. getirdiğimizde ipler arasındaki açı artar. K cisminin ağırlığı değişmeden aradaki açı büyürse her iki ipe de düşen gerilme kuvveti artar. 9. Küre yüzeylere hangi büyüklükte kuvvet uygularsa yüzeyler aynı büyüklükte tepkide bulunur. T1 II I T2 30° O 30° 60° G Küreye etki eden kuvvetler şekildeki gibidir. tavan 12. Küre dengede olduğundan, 60° ip N yatay düzlem T2 = T1.cos30° 20 3 = T1. O 3 & T1 = 40 N 2 37° 53° 37° • 143° G=60N a) T. cos 30° = F T. 3 = 10 3 2 T F T N G = = sin 37° sin 53° sin 90° Ty O 30° Tx T N 60 = = olur. 0, 6 0, 8 1 F 60° a) İpteki T gerilme kuvveti, T = 20 N olur. b) G = T. sin 30° 1 = 20. 2 = 10 N olur 114 KUVVET VE HAREKET yatay düzlem Sistem dengede olduğuna göre, T N G = = sin 143° sin 127° sin 90° 10. Küreye etki eden kuvvetler şekildeki gibidir. T • olur. • 37° T = 60 & T = 36 N olur. 0, 6 G 60° • yatay düzlem b) Küreye uygulanan tepki kuvveti, N = 60 & N = 48 N olur. 0, 8 14. 13. L O2 Ntepki=20v2N NK NM L 45° 45° Ntepki=20v2N K 45° 45° NL K F GL 53° y 20N GL yatay düzlem M NL O1 yatay 53° 37° x • M NM yatay düzlem 20N a) NL = GL.sin53° Kürelere etki eden kuvvetler O1 ve O2 merkezlerin- = 20.0,8 de şekildeki gibi gösterilmiştir. N tepki NK 20 a) = = sin 135° sin 135° sin 90° = 16N olur. b) M noktasındaki tepki kuvveti, NK 20 = & N K = 20 N olur. 2 2 2 2 NM= GL .cos53° +GK x = 20.cos53°.cos53° + GK = 20.0,6.0,6 + 10 b) Kürelerin birbirlerine uyguladıkları tepki kuvvet- = 17,2 N olur. leri, N tepki = x N O2 O1 GL c) 20 = 20 2 N olur. 2 2 F = GL .sin53° x = 12.0,8 = 9,6 N olur. N L = 20 2 . cos 45° = 20 2 . 2 2 15. I. duvar II. duvar K N = 20 N olur. N 60° c) M noktasına etki eden kuvvet, 60° L NM = G + Ntepki.cos45° = 20 + 20v2.cos45° = 20 + 20v2. = 40 N olur. 2 2 30° . N=20 3N 60N 60N 60° 60° FI yatay yer M NM 30° 60N . N=20 3N Küreler özdeş olduklarından kürelerin birbirine uyguladıkları kuvvetler eşittir. a) Nv3 = 60 ⇒ N = 20v3 N olur. b) I. duvarın uyguladığı tepki kuvveti, F1 = N. sin 30° = 20 3 . 1 2 = 10 3 N olur. c) N M = 60 + 20 3 . cos 30° = 60 + 20 3 . 3 2 = 60 + 30 = 90 N olur. KUVVET VE HAREKET 115 TEST 1 ÇÖZÜMLER 1. Şekil birim karelerden oluştuğundan önce a ve i yı bulalım. 3 ⇒ a = 37° tana = 4 4 tani = ⇒ i = 53° olur. 3 T1 T2 GK = = sin143° sin127° sin90° T1 T2 40 = = sin37° sin53° 1 T1 T2 = = 40 0, 6 0, 8 KESİŞEN KUVVETLERİN DENGESİ tavan 4. . . 37° 53° GY GX T2 T1 X 53° . 37° • O GX x GY x Y • F GX 127° 143° GY X cisminin bağlı olduğu ipteki gerilme kuvveti, X cisminin ağırlığı GX e eşittir. Y cisminin bağlı olduğu ipteki gerilme kuvveti de Y cisminin ağırlığı GY ye eşittir. GK=40N Buradan T1 = 24 N ve T2 = 32 N olur. Sistem dengede olduğundan GX ve GY nin yatay bileşenleri eşit olmak zorundadır. CEVAP D GX = GX.cos37° x GY = GY.cos53° olduğundan x GX = GY x x GX.cos37° = GY.cos53° GX.0,8 = GY.0,6 2. GX 0, 6 3 = = olur. GY 0, 8 4 Cisimler dengede olduğuna göre iplerdeki gerilme CEVAP B kuvvetlerinin bileşkesi cisimlerin ağırlıklarına eşittir. Aynı zamanda eşit kuvvetlerin arasındaki açı bü- 5. yüdükçe bileşke küçülür. Öyleyse açılar arasındaki ilişki, 0 < α < 2α olduğuna göre, GK > GM > GL olur. İpteki gerilme kuvvetleri eşit ve α > θ > β olduğuna göre açılar arasındaki ilişki, θK < θL < θM olur. Öyleyse cisimlerin ağırlıkları arasında GK > GL > GM ilişkisi vardır. CEVAP C CEVAP D 6. T1+T3 T1 T3 α θ • tavan 3. yatay T2 G T1 θ>α T2 Yaylar özdeş değildir. I. yargı yanlıştır. α K L engel GK K cismi şekildeki gibi dengede olduğuna göre, T1 = GK olur. T2 = 0 dır. Engel kaldırılınca T1 artar, T2 = GL olur. α artar. I., II. ve III. yargılar doğrudur. KUVVET VE HAREKET T1 ile T2 kuvvetlerinin karşılarındaki açıyı bilmediğimizden, T1 ile T2 kuvvetlerini karşılaştıramayız. II. yargı için kesin birşey söylenemez. CEVAP E 116 T1 kuvvetinin karşısında 90° + α, T3 kuvvetinin karşısında 90° + θ açıları vardır. θ > α olduğundan, T1 > T3 olur. III. yargı kesinlikle doğrudur. CEVAP C Kesişen üç kuvvet şekildeki gibi dengede ise herhangi iki kuvvetin bileşkesi üçüncü kuvvete eşit ve zıt yönlüdür. Bu durumda cismin ağırlığı, 10. tavan F1 α 2α F 60° . 30° T • F1.cos30° G Cisim denge olduğuna göre, kuvvetlerin yataydaki ve düşeydeki bileşenleri eşit olmak zorundadır. Bizden F1 ve F2 kuvvetlerinin oranı istendiğine göre F1 ve F2 nin yatay bileşenlerini bulalım. CEVAP A tavan 8. 53° 37° T2 F 3 3 = 1 2 2 F2 1 F2X = F2.cos60° = F2. = 2 2 Yatay bileşenler birbirine eşit olduğundan, F1X = F1.cos30° = F1. T1 37o 53o T3 K G F1X = F2X T4 F1 3 F F 3 1 = 2 & 1 = = olur. 3 F2 2 2 3 CEVAP B 2G L 60° O F2.cos60° F3 F + T = – G ⇒ G = – ( F + T) olur. Sistem dengede olduğuna göre, T1 T2 3G = = sin 143° sin 127° sin 90° 11. Sistem dengede olduğunA dan, T1 = 3G.0, 6 = 1, 8G θ T1 İp B noktasına getirildiğinde θ açısı küçülür. K cismiK GK=20N nin ağırlığı değişmeyeceğinden dengenin sağlanması için T2 küçülmelidir. T3 = 3G T4 = 2G Bu durumda T3 > T2 > T4 > T1 olur. CEVAP B TX B T2 T2.cosθ = 20 N T2.sinθ = T1 dir. T2 = 3G.0, 8 = 2, 4G 9. F2 30° • 7. T2.cosθ = 20 ve T1 = T2.sinθ olur. θ küçüldüğünde sinθ küçülür, T2 de azalmıştır. Bu durumda T1 de azalmıştır. TY 53° 37° 53° 37° .• . O CEVAP A 12. X 20N Destek çekildiğinde X ve Y halkalarına etki eden kuvvetler TX ve TY olsun. Lami teoreminden, TX TY 20 = = sin 143° sin 127° sin 90° TX TY 20 = = sin 37° sin 53° 1 TX T = Y = 20 0, 6 0, 8 TX = 12 N ve TY = 16 N olur. Halkalar 15 N a dayanıklı olduğuna göre önce Y halkası kopar. Tüm yük X halkası üzerine düşer. Yeni durumda X halkasındaki kuvvet TX = 20 N olacağından X halkası da kopar. CEVAP D T1 α I. ip T1 T1 θ=30° 120° θ=30° Y II. ip T2 T1 yatay L GL K GK L cismi yalnız bir ipe bağlıdır. T1 gerilme kuvveti L cisminin ağırlığına eşittir. GK = GL = T1 = T2 olur. α = θ eşitliğine kesin doğru diyemeyiz. θ = 30° dir. I. yargı için kesin birşey söylenemez. II. ve III. yargılar kesinlikle doğrudur. CEVAP E KUVVET VE HAREKET 117 TEST 2 ÇÖZÜMLER 1. 4. NK duvar N NL L 53° 37° . 143° O 37° 53° Fd . . 37° K KESİŞEN KUVVETLERİN DENGESİ 37° 8cm G 53° • 37° yatay düzlem G θ=53° . 6cm Küreye etki eden kuvvetler şekilde gösterildiği gibi- Şekildeki eğik düzlemde, 8 4 tanθ = = ⇒ θ = 53° dir. 6 3 dir. N K . cos 53° = N L . cos 37° N K .0, 6 = N L .0, 8 Lami teoreminden, Fd 60 N = = sin 127° sin 143° sin 90° N K 0, 8 4 = = olur. N L 0, 6 3 Fd 60 N = = 0, 8 0, 6 1 CEVAP E Fd = 80 N olur. 2. Küreye etki eden kuvvetler şekilde gösterilmiştir. Sistem dengede olduğuna göre, II T1 5. α < 45° olduğuna göre α = 30° alıp soruyu çözelim. N I 30° O T2 30° 60° T2 = T1.cos30° T2 = T1. Bulunan sonuç duvarın küreye uyguladığı kuvvettir. Küre de aynı büyüklükte ve zıt yönde duvara bir kuvvet uygular. CEVAP D T 3 2 & 1= 2 T2 3 N.cos30° N N.sin30° G 30° olur. O 30° yatay T 30° G G 60° T ip α α • yatay düzlem yatay düzlem N 2 N. sin 30° = T & T = CEVAP C N. cos 30° = G & G = 3 N 2 Bu durumda N > G > T olur. 3. 6. T1 ve T2 kuvvetleri, • 150° T1 150° = 10 + 16 NK • T2 = F.sin37° Bu durumda 118 L NK 30° 30° • G=100N G 30° 30° . 30° yatay düzlem 10N F düfley duvar F.cos37° T1 26 13 olur. = = T2 12 6 KUVVET VE HAREKET T2 37° = 20.0,6 = 12 N olur. 30° 30° • F.sin37° düfley duvar NL • = 10 + 20.0,8 = 26N K tavan T 1 = 10 + F.cos37° CEVAP A NL CEVAP E Küreye etki eden kuvvetler şekildeki gibidir. Lâmi teorimi uygulanacak olursa, NK G = & N K = G = 100 N olur. sin 150° sin 150° CEVAP C tavan 7. 10. • F • ip T 53° O F 0,8F 37° • L düfley duvar yatay 0,6F G O T = 10 N düfley duvar 37° yatay düzlem G Sistem dengede olduğuna göre, Lami teoreminden, T G = sin143° sin127° 0,8F + T = F T = 0,2 F T 80 = 0, 6 0, 8 10 = 0,2.F ⇒ F = 50 N olur. G = 0,6F T = 60 N olur. = 0,6.50 CEVAP E = 30 N olur. CEVAP D 11. 8. I. küre N N.sin45° N 45° O1 F 45° I. duvar F II. küre T N2 20N 5cm 10cm 6cm 37° 8cm N.cos45° 20N O2 5cm 53° 37° 30N 18cm T 53° Önce kürelerin birbirine uy- N2 . 127° 53° T.cos53° = 30 2 = 20 2 yatay düzlem I. yol guladıkları kuvveti bulalım. N. sin 45° = 20 5cm 30N • • Sistem dengede olduğuna göre, N. T 20N Kürelerin birbirine uyguladığı tepki kuvveti N olsun. 5cm 8cm N1 45° 45° yatay düzlem II. duvar düfley duvar T.0,6 = 30 30N T = 50 N bulunur. N = 20 2 N olur. CEVAP C Şimdi I. duvara uygulanan kuvveti (N1) bulabiliriz. Sistem dengede olduğuna göre N1 = N2 olur. 9. Kürelerin K noktasına uyguladığı kuvvet, L noktasına uyguladığı kuvvete eşit olacağından tepki kuvvetlerinin büyüklükleri de eşittir. Bu kuvvetler, 3G NK = NL = 2 olur. Toplam tepki kuvveti, Ntoplam= 3G olur. Küreler dengede olduğundan yer ile küreler arasında sürtünme vardır. I. yargı doğrudur. II. ve III. yargılar yanlıştır. CEVAP A N1 = N2 = T.sin53° = 50.0,8 = 40 N bulunur. II. yol Lâmi teoremine göre, N2 G = sin 143° sin 127° N 30 = 2 0, 6 0, 8 N 2 = 40 N olur. Sistem dengede olduğundan, |N1| = |N2| dir. N1 = 40 N olur. CEVAP B KUVVET VE HAREKET 119 12. X 60° Y F1 yatay Z yatay 60° 60° F2 düfley duvar F T1 60° 60° T2 . yatay düzlem Küreler özdeş olduğundan ağırlıkları ve yarıçapları eşittir. X küresinin Y ye uyguladığı tepki kuvveti T1 ise, sistem dengede olduğundan, F1 = T1.cos60° olur. Y küresinin Z ye uyguladığı tepki kuvveti, X in Y ye uyguladığı tepki kuvveti ile Y nin ağırlığından kaynaklanan tepki kuvvetlerinin toplamına eşittir. Küreler özdeş olduğundan Y nin ağırlığından kaynaklanan tepki kuvveti TY = T1 dir. Bu durumda Z küresine uygulanan tepki kuvveti, T2 = T1 + TY = T1 + T1 = 2T1 olur. Sistem dengede olduğundan, F2 = T2.cos60° F2 = 2T1.cos60° olur. F1 ve F2 taraf tarafa oranlanırsa, F1 T . cos 60° 1 = 1 = olur. F2 2.T1 . cos 60° 2 120 KUVVET VE HAREKET CEVAP B Adı ve Soyadı : ..................................... Sınıfı : ..................................... Numara : ..................................... Aldığı Not : ..................................... Bölüm Yazılı Soruları (Kesişen Kuvvetlerin Dengesi) 1. Sistem dengede olduğundan, 3. T1 a) T1 gerilme kuvveti, T1 = GZ T1, T2 ve T3 gerilmelerinin olduğu iplerin hepsi 2P ağırlığını taşımaktadır. Her üç ipteki gerilme kuvveti eşit olduğundan α = β = θ olur. a) K ve L arasındaki ip kesilirse T3 = P olur. Z T1 = 40 N olur. ÇÖZÜMLER Yani T3 gerilme kuvveti azalır. T1 ve T2 ipleri 2P ağrılıkları taşımaya devam ettiklerinden T1 ve T2 gerilme kuvvetleri değişmez. GZ = 40N b) T2 gerilme kuvveti, T2 T2 = T1+ GY b) T1 ve T2 değişmeyeceğinden, = 40 + 30 T1 = T2 = 2P ve α = θ olacaktır. Y = 70 N olur. T1 = 40 N T3 azalacağından dengenin sağlanması için karşısındaki açı artacaktır. GY =30N Bu durumda, β > α = θ olacaktır. c) T3 gerilme kuvveti, T3 T3.sin37° = T2 + GX T3.sin37° =70 + 20 37° T4 X T3.0,6 = 90 T3 = 150 N olur. T2 = 70 N GX =20N d) T4 gerilme kuvveti, T4 = T3. cos37° = 150.0,8 = 120 N olur. tavan 4. ip ip 37° 2. 143° yatay 127° ip T T • GM 53° yatay T› =32N 24N T› =32N 37° 53° GK = 24 N GL = 40 N GM = 20N T yatay düzlem Denge şartından ipteki T gerilme kuvveti, ı 24 . cos37° = T . cos53° ı 24 . 0,8 = T . 0,6 ı T = 32 N olur. ı T = GM + T 32 = 20 + T GK=18N GL GM Sistem dengede olduğuna göre, Lâmi teoremini yazarsak, GK T = sin143° sin127° 18 T = 0, 6 0, 8 T = 24 N olur. GM . cos53° = T GM . 0,6 = 24 GM = 40 N olur. T = 12 N olur. KUVVET VE HAREKET 121 5. Ty ip › T =20N . Y düfley duvar ı T=20N 53° X ip G O ip düfley duvar T 37° yatay T ip 2T düfley GK =16N GM GL G T gerilme kuvveti, Sistem dengede olduğuna göre, yatay kuvvetlerin toplamı birbirine eşittir. 20 + T.cos53° = T 20 + T.0,6 = T 20 = T.0,4 ⇒ T = 50 N Düşey kuvvetler birbirlerine eşit olduğundan, G = T.sin53° G = T.0,8 = 50.0,8 = 40 N bulunur. Fy tavan a) F kuvvetinin düşey T . cos37° = GK T . 0,8 = 16 T = 20 N olur. L cisminin ağırlığı, GL = T . sin37° = 20 . 0,6 = 12 N olur. M cisminin ağırlığı, F=50N GM = 2T • 6. ip T T 53o • T • Tx yatay 8. T bileşeni, = 2 . 20 Fy = 50.sin53° = 50.0,8 = 40 N olur. 53° O N2 Fx 53° 37° = 40N G=30N Tavana uygulanan düfley duvar kuvvet, N1 = Fy – G = 40 – 30 = 10 N olur. b) Düşey duvara uygulanan kuvvet F kuvvetinin yatay bileşenine eşittir. N2 = F.cos53° = 50.0,6 = 30 N olur. 7. I 20cm L 10cm 16cm N θ dengesinden, M N.cos37° = 120 N 120N Nx N.0,8 = 120 N = 150 N olur. G Düşey kuvvetlerin dengesinden, G = N.sin37° = 150.0,6 = 90 N olur. b) NL = N.sin53° = 150.0,8 = 120 N olur. c) NM = N.cos53° + GM = 150.0,6 + 90 = 90 + 90 = 180 N olur. 122 KUVVET VE HAREKET T› 32 cm Şekildeki üçgende θ = 37° olur. K küresine etki eden kuvvetler, T . cos37° = 12 T.0,8 = 12 T = 15 N olur. F kuvvetinin büyüklüğü, . OL T Ty = 12 N 37° 37° 53° 12cm T yer G a) Yatay kuvvetlerin L 20cm 10cm L 12cm Ny OK 16cm 20cm K 16cm 10cm G 53° 10cm θ N 16cm 120N 10cm 53° 10cm 53° 12cm 4 F II K T 9. Ty i Tx F i 12N F = Tx = T . sin37° = 15 . 0,6 = 9 N olur. Duvarın L küresine uyguladığı tepki kuvveti Tı = F = 9 N olur. 10. N K N 60° L NM M G 4 F 60° 4 F 60° 30° G N Kürelerin birbirine uyguladıkları tepki kuvveti N olsun. a) K küresinin M ye uyguladığı kuvvet, N 3 =G G 3 = G olur. 3 3 N= b) F kuvvetinin büyüklüğü, F = N. cos 60° = N. 1 2 = 3 1 G. 3 2 = 3 G olur. 6 c) M küresinin yere uyguladığı kuvvet, N M = G + N. cos 30° = G+ = 3 3 G. 3 2 3 G olur. 2 KUVVET VE HAREKET 123 124 KUVVET VE HAREKET