Virajda savrulmadan dönülebilecek en büyük hız nelere bağlıdır?
Virajda savrulmadan dönülebilecek en büyük hız nelere bağlıdır?
Soru: Virajda savrulmadan dönülebilecek en büyük hız nelere bağlıdır?
Kısa Cevap: Yatay ve eğimsiz virajda kaymadan dönülebilecek en büyük hız; lastik ile yol arasındaki statik sürtünme katsayısına, virajın yarıçapına ve yer çekimi ivmesine bağlıdır.
Detaylı Cevap: Araç virajı dönerken hızının yönü değişir. Bu yön değişimini sağlayan merkezcil kuvveti yatay virajda statik sürtünme oluşturur. Hız arttıkça gerekli merkezcil kuvvet de artar. Gerekli kuvvet, yolun sağlayabileceği en büyük statik sürtünmeyi aşarsa araç virajın dışına doğru kaymaya başlar.
Yatay virajda maksimum hız formülü
Sabit süratle dönen araç için gerekli merkezcil kuvvet F = mv²/r bağıntısıyla bulunur. Yatay yolda normal kuvvet N = mg olduğundan en büyük statik sürtünme kuvveti Fs,max = μsmg olur.
Kayma sınırında: mv²/r = μsmg
En büyük hız: vmax = √(μsgr)
- μs: Lastik ile yol arasındaki statik sürtünme katsayısı
- g: Yer çekimi ivmesi
- r: Aracın izlediği dairesel yolun yarıçapı
Bu bağıntı, aracın devrilmesini ve hava kuvvetlerini dikkate almayan modelde yanal kayma sınırını gösterir. Eğimli virajlarda yolun normal kuvvetinin yönü de hesaba katılır.
Virajın yarıçapı ve yolun durumu hızı nasıl etkiler?
Virajın yarıçapı büyüdükçe aynı hızda dönmek için gereken merkezcil kuvvet azalır. Bu nedenle geniş virajlarda kayma sınırına daha yüksek hızda ulaşılır. Statik sürtünme katsayısının azalması ise sınır hızı düşürür.
Yol ile lastik arasındaki tutunmayı etkileyen durumları sürtünme kuvvetini artıran ve azaltan uygulamalar üzerinden inceleyebilirsiniz.
Aracın kütlesi maksimum hızı etkiler mi?
Bu modelde kütle sonucu değiştirmez. Kütle arttığında hem gerekli merkezcil kuvvet hem de sağlanabilecek en büyük sürtünme kuvveti aynı oranda artar. Bu nedenle denklemin iki tarafındaki m değerleri sadeleşir.
Örnek soru ve çözümü
Soru: Yarıçapı 80 metre olan yatay bir virajda statik sürtünme katsayısı 0,5’tir. g = 10 m/s² alınırsa aracın kaymadan dönebileceği en büyük hız kaçtır?
Kısa Cevap: En büyük hız 20 m/s, yani 72 km/sa. olur.
Çözüm: vmax = √(0,5 × 10 × 80) = √400 = 20 m/s. Birim dönüşümü yapıldığında 20 × 3,6 = 72 km/sa. bulunur.
Benzer viraj soruları için merkezcil kuvvet ve viraj hareketi örneklerini inceleyebilirsiniz.
Merkezcil kuvvet ve viraj hareketi: Örnek sorular ve çözümleri
Sürtünme kuvvetini artıran ve azaltan uygulamalar nelerdir?
Açıklamalar ve Örnek Cevaplar
Virajın yarıçapı dört katına çıkarsa en büyük hız nasıl değişir?
Diğer değişkenler sabitken en büyük hız yarıçapın kareköküyle orantılıdır. Yarıçap dört katına çıkarsa en büyük hız iki katına çıkar.
Virajda sürtünme kuvveti her zaman en büyük değerinde midir?
Hayır. Kayma başlamadan önce statik sürtünme, dönüş için gereken kuvveti sağlar. En büyük değerine kayma sınırında ulaşır.
Virajda sürtünme kuvveti hangi yöne doğrudur?
Yatay virajda sabit süratle dönen araç için net yatay sürtünme kuvveti virajın merkezine doğrudur. Böylece aracın hızının yönü değişir.
Diğer konu ve etkinliklere 11. Sınıf Fizik Ders Kitabı Cevapları MEB Yayınları sayfasından ulaşabilirsiniz.
Türkçe karakter kullanılmayan ve büyük harflerle yazılmış yorumlar onaylanmamaktadır.