Deney 2: Tork ve Denge - Fen Edebiyat Fakültesi

DENEY 2. TORK VE DENGE
Amaç:
1) Statik denge hali için gerekli olan iki şartı öğrenmek ve bunları uygulamak.
Kuramsal Bilgi:
Tork (Moment):
Kuvvetin döndürücü etkisine tork (moment) denir. Şekil 1’den görülebileceği gibi,
F katı bir cisme uygulanan kuvvet ve r’de kuvvetin uygulanma noktası P’nin O noktasına
göre yer vektörü ise F kuvvetinin O noktasına göre torku ( ) Denklem 1 ile verilir:
  r  F ;  = rFsin
(1)
Bir başka ifade ile tork; kuvvet çarpı kuvvet kolu olarak da tanımlanır. Kuvvet kolu,
dönme ekseninden kuvvet çizgisine dik olan uzaklıktır. Şekil 1’de kuvvet kolu b’dir ve bu
durumda ’nun büyüklüğü Fb ile verilir. ’nun yönünü bulmak için ise sağ el kuralı
kullanılabilir. Dört parmak F’nin cisme vermeye çalıştığı dönme doğrultusunda olacak
şekilde yerleştirildiğinde yana açılan başparmak ’nun yönünü gösterir. Şekil 1’deki durum
için ’nun yönü sayfa düzleminin içine doğrudur.
Şekil 1. Üzerine tek bir F kuvvetinin etki ettiği katı cisim.
Denge Şartları:
Bir cismin dengede olabilmesi için iki şartın sağlanması gerekmektedir:
1) Cisim üzerine etki eden bütün kuvvetlerin vektörel toplamı sıfır olmalıdır.
1
F  0;
Fx = 0 Fy = 0 Fz = 0
(2)
2) Herhangi bir dönme eksenine göre dış torkların toplamı sıfır olmalıdır.
  0
(3)
Hazırlık Soruları:
1) Kuvvet çifti ne demektir?
2) Üzerine tek bir dış kuvvet eden cisim dengede olabilir mi? Açıklayınız.
3) Denklem 2 sağlanırken Denklem 3’ün sağlanmadığı durum mümkün müdür?
Açıklayınız.
Araç ve Gereçler:
 Tahta çubuk
 Dinamometre
 İp
 Hassas Terazi
 Çeşitli kütlelerdeki ağırlıklar
Deneyin Yapılışı:
I. Kısım:
1) Daha önceden ağırlığını ve ağırlık merkezini belirlediğiniz tahta çubuğu Şekil 2’deki
gibi dengede duracak şekilde asınız.
Şekil 2. Sabit bir yere asılmış çubuk ve bu çubuğa tutturulmuş M kütleli cisim
2
2) Şekilde görüldüğü gibi M kütleli bir cismi iplerden birine yakın olacak şekilde çubuğa
tutturunuz.
3) Dinamometreler yardımıyla iplerdeki gerilmelerin kaç N olduğunu ölçünüz.
4) İplerdeki gerilmeleri denge şartlarını tatbik ederek teorik yolla belirleyiniz ve ölçümler
sonucu elde ettiğiniz değerlerle kıyaslayınız.
II. Kısım:
1) Bir önceki deneydeki kütleyi ve çubuğu kullanarak Şekil 3’de verilen deney düzeneğini
hazırlayınız.
Şekil 3. İplerle farklı sabit noktalara tutturulmuş denge halindeki çubuk-kütle sistemi
2) İplerdeki gerilmelerin kaç N olduğunu dinamometreler yardımıyla belirleyiniz.
3) İplerdeki gerilmeleri denge şartlarını tatbik ederek teorik yolla belirleyiniz ve ölçümler
sonucu elde ettiğiniz değerlerle kıyaslayınız.
Analiz Soruları:
1) Her iki kısımda yapılan deneylerde bulunan ip gerilmeleri için %hata’yı hesaplayıp
hata kaynaklarını belirtiniz.
Kaynaklar:
1) Marcelo Alonso, Edward J. Finn, 2010. Temel Üniversite Fiziği (I Mekanik), Çeviri
Editörü: Prof.Dr. Semiha Bahçeli, SDÜ basımevi, Isparta, 439 s.
2) Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Fizik Bölümü Fizik Laboratuarı
I dersi deney föyü, 2005 (basılmamış).
3