Fizik - Fizikte Kavram Yanılgıları

'Konu Dışı Başlıklar' forumunda Mavi_inci tarafından 5 Ocak 2011 tarihinde açılan konu

  1. Mavi_inci

    Mavi_inci Özel Üye

    Sponsorlu Bağlantılar
    Fizik - Fizikte Kavram Yanılgıları konusu Fizik - Fizikte Kavram Yanılgıları

    ENERJİ
    Fizikte Kavram Yanılgıları
    Araştırmalar sonucunda görülmektedir ki öğrenciler fizik konularında bir çok kavram yanılgısına sahiptirler. Öğrencilerin sahip oldukları bu kavram yanılgıları, onların günlük yaşamda çevre ile etkileşimli sonucu ortaya çıkmaktadır ve sınıfa geldiklerinde sahip oldukları bu ön kavramlar ile gelirler. Öğrencilerin sahip olabileceği kavram yanılgılarını bilmek bunları düzeltmek için çaba sarfetmenin ilk adımlarındandır.

    Burada önemli bir fizik kavramı olan "enerji" hakkında sahip olunan bazı kavram yanılgılarının vereceğiz. Önümüzdeki günlerde, kavram yanılgılarını gidermekte bize yardımcı olacak "kavramsal değişim" metodları üzerine yazılarımız olacak.
    • Enerji vektörel bir büyüklüktür.
    • Enerji korunmaz.
    • Hareket etmeyen cisimler için enerjiden söz edilemez.
    • Yükseklik potansiyel enerjisi olarak bildiğimiz, yer çekiminden kaynaklanan potansiyel enerji tek poatansiyel enerji çeşididir.
    • Yerçekimsel potansiyel enerji yanlızca yüksekliğe bağlıdır.
    • Düşmekte olan cisimlerin hızları kütlelerine bağlıdır.
    • Bir cismin hızını iki katına çıkarırsak, sahip olduğu kinetik enerjide iki katına çıkar.
    • Cisimler enerji tüketir.
    • Bir enerjiyi naşka bir enerji çeşitine dönüştürdüğümüzde enerjinin bir kısmı kaybolabilir.
    • Madde ve enerji arasında herhangi bir ilşiki yoktur.
    • Yer çekimi = Enerji.
    • Kuvvet = Enerji
    • Enerji yapılabilir, kullanılabilir ve kaybolabilir
    IŞIK
    • Işık sadece ışıktır ve kaynağı yoktur.
    • Işık bir taneciktir.
    • Işık parçacık ve dalga karışımıdır.
    • Işık dalgaları ve radyo dalgaları aynı şey değildir.
    • Işık hızı değişmez.
    • Işık ve madde arasında etkileşme yoktur.
    • Bütün renklerin birleşmesinden siyah oluşur.
    • Kırılma sırasında ışığın rengi değişir.
    • Kırılma dalgaların eğilmesidir.
    MADDE ve ÖZELLİKLERİ
    • Gazlar madde değildir, çünkü çoğu gaz görünmez.
    • Gazların kütlesi yoktur.
    • Koyu sıvılar suya göre daha yüksek bir yoğunluğa sahiptirler.
    • Madde miktarını belirlemekte kullanılan kütle ve hacim ifadeleri aynı özelliklerdir.
    • Hava ve oksijen aynı gazlardır
    • Helyum ve sıcak hava aynı gazlardır.
    • Katıların parçacıkları hareket etmezler.
    • Maddeler yanlıca maddenin hallerinden birinin özelliklerini sergileyebilir.
    • Parçacıklar oluşturdukları materyaller ile aynı özelliklere sahiptirler. Örneğin; bakır atomları turuncu ve parlaktır, gaz moleküleri saydamdır ve katı molekülleri serttir.. gibi
    • Erime/donma ve kaynama/yoğunlaşma çoğunlukla sadece suya ait bir özellik gibi düşünülür.
    • Parçacıklar, oluşturdukları cisimlerin mini versiyonları olarak görülürler.
    • Parçacıklar, taslaklarda çoğu zaman saptırılırlar (yanlış belirtilirler). Atomlar ve moleküller arasında hiçbir ayrım yapılmaz.
    NEWTON KANUNLARI

    • Etki ve tepki kuvvetleri aynı cisme etki eder.
    • Newton kanunları ile kinematik arasında bir ilişki yoktur.
    • Kütle ve ivmeden oluşan, m.a, kuvvettir.
    • Sürtünme hareket doğrultusunda etki edemez.
    • Normal kuvvet cismin ağırlığına eşittir.
    • Denge, cime etki eden bütün kuvvetlerin eşit olması demektir.
    • Sadece hareketli şeyler kuvvet etki ettirebilir, hareketsiz cisimler kuvvet etki ettiremezler.
    • Bir cisme kuvvet uyguladığımızda bu cisim elimizden çıktığı anda (fırlattığımızda) hala o kuvvetin etkisi altındadır.
    HAREKET ve NEWTON KANUNLARI

    SABİT İVMELİ DOĞRUSAL HAREKET

    1)Öğrenciler,şekildeki V-t grafiğini çizerken,t-2t zaman aralığında ivme azaldığı için hızın da azaldığını düşünüyorlar.Halbuki hız artmaya devam ediyor,ancak artış miktarı azalıyor.

    [​IMG]
    2)Öğrenciler,t anında hızın yönünün değiştiğini düşünüyorlar.Halbuki hız t anında azalmaya başlamıştır.​
    [​IMG]


    NEWTON'UN HAREKET KANUNLARI


    1.
    Düzgün dairesel hareket yapan bir cisme sadece merkeze doğru bir merkezcil kuvvet etki eder,öğrenciler merkezkaç kuvvetin bu kuvveti dengelediğini düşünürler ki böyle olsa net kuvvet sıfır olacağından cisim doğrusal bir yörüngede hareket eder.merkezkaç kuvvet,dönen cismi referans sistemi olarak aldığımızda gözlenen bir eylemsizlik kuvvetidir(hayali kuvvet).Referans sistemini dairenin merkezi olarak aldığımızda cisim merkezcil kuvvetin kazandırdığı ivmeyle hareket eder.


    2.
    Bu yanlış anlama Newton'un 3.Kanunu olan Etki-Tepki Prensibiyle ilgilidir.Öğrenciler bir cisme yatay bir yüzeyin gösterdiği tepki kuvvetinin daima cismin ağırlığına eşit olduğunu (N=G)düşünürler ki bu durum özel bir durumdur. Cisme etkiyen F kuvvetinin düşey bileşeni tepki kuvvetini azaltmakta veya arttırmaktadır.



    3.
    Bir yüzeyin sürtünme kuvveti Fs=k.N den hesaplanır ve bu kuvvet şekil1 deki yüzey üzerinde kayan cisme etkiyen sürtünmenin büyüklüğünü verir.Ancak şekil2 deki duran cismi k.N=k.m.g den daha küçük bir kuvvetle çekersek cisme etkiyen sürtünme kuvveti çekme kuvvetine eşit olur.Böyle bir durumda öğrenciler genelde sürtünme kuvvetini k.N olarak alıyor ve k.N nin F'den büyük olamayacağını düşünmüyorlar.Şekil2 de Fs=k.N olsa cisme sola doğru Fnet=Fs-F etki edecektir.Bu durumda da cismin ivmeli bir hareket yapması gerekir ki cisim durduğu için bu imkansızdır. Demek ki F<k.N için sürtünme kuvveti F'ye eşit olmalıdır ki Fnet=0 olsun ve kütle hareketsiz kalsın.



    ATIŞLAR ve DOĞRUSAL HAREKET

    YATAY ATIŞ

    [​IMG]

    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
    [​IMG]



    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​


    [​IMG]
    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)​

    [​IMG]

    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.

    alıntı
     

Bu Sayfayı Paylaş