Sürtünmesiz dikey raylar üzerinde serbestçe düşebilen kütleli ve uzunluğundaki iletken bir çubuk, üstten öz-indüksiyon katsayısı olan bir bobine bağlanmıştır. Ortamda ray düzlemine dik, dışarı doğru yönelmiş düzgün bir manyetik alanı vardır. Çubuk serbest bırakıldıktan sonra yaptığı hareketle ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur? (Hava sürtünmesi ve elektriksel direnç ihmal edilecektir.)
Şıklar
Çubuk sabit ivmeyle sonsuza kadar hızlanır.
Çubuk belirli bir limit hıza ulaşır ve o hızla devam eder.
Çubuk basit harmonik hareket yapar.
Çubuk önce hızlanır, sonra durur ve hareketsiz kalır.
Çubuğun ivmesi zamanla logaritmik olarak azalır.
Çözüm Açıklaması
Çubuk kadar düştüğünde oluşan EMK olur. Bobin üzerindeki gerilim denklemi olduğundan yazılır. Her iki tarafın integrali alınırsa (başlangıçta ) bulunur. Çubuğa etki eden net kuvvet: . yerine yazarsak: . Bu denklem, denge noktası etrafında bir basit harmonik hareket (SHM) diferansiyel denklemidir. Çubuk denge konumu etrafında salınım yapar.
Video Çözüm
AI ile video çözüm oluştur
İnteraktif Çözüm
Adım adım, sesli ve animasyonlu çözüm. Quiz ile kendini test et!