YATAY ATIŞ
1. Hareketin, 2 boyutta 2 farklı türde hareket olduğu öğrenciler tarafından kavranamıyor. Bunu açıklayabilmek için yatay atış hareketini x ve y doğrultularında ayrı ayrı formülleri ve grafikleri vermeliyiz.
x doğrultusunda Newton’un I.kanununa göre cisme net bir dış kuvvet etki etmediği için cisim sabit hızlı hareket eder.
Vx = Vox Fx = 0 ax = 0 (fsürtünme = 0)
Öğrencilere hareket formülleri ezberletildiği için, formülde (-) işaretini gören öğrenci cismin düzgün yavaşlayan hareket yaptığını düşünmektedir.
2. Aynı açı ve aynı hızla atılan farklı kütleler aynı noktaya aynı sürede ulaşacaktır. Bunu enerjinin konumundan yararlanarak açıklayabiliriz.
EĞİK ATIŞ
1. Cisim 2 boyutta 2 farklı türde hareket yapar. Öğrenciler burada grafikleri ve formülleri yorumlamada zorluk çekmektedirler. Cisim x doğrultusunda sabit hızlı hareket eder.
X = Vox . t Vx = Vox = Vo .Cos
Cisim y doğrultusunda T noktasına kadar düzgün yavaşlayan T noktasından sonra düzgün hızlanan hareket yapmaktadır. Konum formüle bakarak öğrenciler cismin hareket boyunca düzgün yavaşlayan hareket yapacağını sanmaktadırlar.
Vy = Voy – gt
y = Voy -1/2 gt2 (Hareketin her noktasında geçerlidir)
Öğrenciler (V,f) grafiğine bakarak grafik çizgisi doğrultusunda cismi atılıyor sanmaktadırlar.
2. Öğrenciler formülerde “t” zamanını doğru olarak seçemiyorlar. Örneğin;
y = Voyt -1/2gt2 ifadesinde hareketin başlangıcından itibaren geçen toplam süre “t” olarak yazılabilirken,
T noktasından sonra cisim yatay atış hareketi yapıyor gibi düşünüldüğünde yatay atış hareketine ait formüller kullanılıyorsa, geçen süreyi yazarken T noktasından itibaren geçen süreyi almalıyız.
3. Atış açısı 0° < x < 45° arasında 45°’ye yaklaşırken menzil uzaklığı artmakta 45°’den 90°’ye doğru gittikçe menzil uzaklığı azalmaktadır. Öğrenciler bunun nedenini açıklayamamaktadır.
4. Birbirlerini 90°’ye tamamlayan açılarla atılan cisimler aynı noktaya düşmektedir. Öğrenciler bunların aynı anda aynı noktaya düşeceğini düşünmektedirler.
Düzgün Dairesel Hareket Konusundaki Yanlış Algılamalar
1. Dairesel hareket için kuvvet gerekli değildir.
Cisme direk etkileyen bir kuvvet yoktur. Bu yüzden öğrenci dairesel harekette kuvvetin gerekmediği izlenimine kapılır.
2. Merkezkaç kuvveti gerçektir.
Liselerde okutulan fizik kitabında merkezkaç kuvvetinden hiç bahsedilmemiş. Fakat bazı kitaplarda merkezkaç kuvvetinden bahsediliyor. Bu yüzden öğrenci bu kuvvetin gerçek bir kuvvet olduğunu düşünüyor. Öğrencilere merkezkaç kuvvetinin yalancı bir kuvvet olduğunu, bir eylemsizlik kuvveti olduğunu söylemeliyiz.
3. Sabit hızlı dairesel hareket yapan cismin ivmesi yoktur.
Öğrenciler, hızın sadece büyüklüğünde bir değişme olması sonucu ivmenin olacağını düşünüyorlar. Oysa hızın yönün değişmesiyle de ivme doğar. Bunu öğrencilere ispatlamak gerekir.
4. Dairesel hareket yapan cisim serbest bırakıldığında dairesel harekete devam eder.Öğrencilere hareketin devam edemeyeceği deneyle ispatlanmalıdır.
Sarmal Yayın Hareketi Konusundaki Yanlış Algılamalar
1. Sıkıştırılmış duran yayın kinetik enerjisi vardır. Bu yanlış algılamayı ortadan kaldırabilmek ve öğrenciye daha iyi anlatabilmek için yayın hareketine ait çizimleri tek tek yapmalıyız.
Sürtünmesiz yatay bir düzey üzerinde kayan bir blok hafif bir yayla çarpışır. Yay sıkışırken, blok üzerine sola doğru bir kuvvet uygular ve sonunda blok durur. Blok + yay sisteminin ilk enerjisi, bloğun ilk kinetik enerjisidir. Blok, yayla çarpıştıktan sonra durduğunda kinetik enerjisi sıfır olur. Yay kuvveti korunumlu olduğundan ve sistem üzerinde iş yapabilecek başka dış kuvvet bulunmadığı için, sistemin toplam mekanik enerjisi sabit kalmalıdır. Mekanik enerji, bloğun kinetik enerjisi ile yaydaki esneklik potansiyel enerjisinin toplamıdır. O halde bloğun kinetik enerjisinden, yayda depo edilen potansiyel enerjiye bir enerji aktarımı vardır. Sonunda, blok zıt yönde hareket eder ve kinetik enerjisini kazanır.
Blok-yay sisteminin toplam mekanik enerjisi
E =1/2 m V2 + k x2
Sıkıştırılmış duran yayda sıkışma maksimumdur ve hız sıfırdır. Buna göre,
E = m (0)2 +1/2 k A2
E = 1/2 k A2 Potansiyel enerji maksimum
Görüldüğü gibi sıkıştırılmış duran yayın kinetik enerjisi sıfırdır ve potansiyel enerjisi maksimumdur.
2. Yalnızca, sıkıştırılmış duran yayın bir potansiyel enerjisi vardır.
Herhangi bir x yer değiştirmesi için bloğun hızı v olduğunda kinetik ve potansiyel enerjilerin toplamı, toplam mekanik enerjiye eşittir.
E = K + U
E = 1/2 m V2 +1/2 k x2
Yayın herhangi bir x yer değiştirmesinde de enerjisi vardır.
3. Sadece salınım hareketi yapan yayın bir enerjisi vardır.Yay sıkıştığında blok durur ve hız sıfır olur. Bloğun kinetik enerjisinden yayda depo edilen potansiyel enerjiye bir aktarım vardır. Yani enerji tümüyle potansiyel enerjidir. Salınım hareketi yapmayan yayında bir enerjisi vardır.
