Soru:
Bir cisim, sürtünmesiz eğik bir düzlemde aşağı doğru sabit hızla kaymaktadır. Bu cisim için net kuvvet sıfır mıdır? Kuvvet diagramı (serbest cisim diagramı) üzerinden açıklayınız.
Çözüm:
💡 Sabit hız, net kuvvetin sıfır olduğunun en temel göstergesidir. Sürtünme olmadığı için dengeyi sağlayan kuvvet bileşenlerini incelemeliyiz.
- ➡️ Birinci Adım: Cisme etki eden kuvvetleri çizelim (Serbest Cisim Diagramı):
- 📉 Ağırlık (\( \vec{W} \)): Düşey aşağı yönlü.
- 📐 Normal Kuvvet (\( \vec{N} \)): Eğik düzleme dik, yukarı yönlü.
- ➡️ İkinci Adım: Ağırlık vektörünü, eğik düzleme paralel ve dik bileşenlere ayıralım.
- Eğik düzleme paralel bileşen: \( W_{paralel} = W \sin\theta \)
- Eğik düzleme dik bileşen: \( W_{dik} = W \cos\theta \)
- ➡️ Üçüncü Adım: Kuvvet dengelerini kontrol edelim:
- Eğik Düzleme Dik Yönde: Normal kuvvet (\( \vec{N} \)), ağırlığın dik bileşenini (\( \vec{W}_{dik} \)) dengeler. \( N = W_{dik} \). Bu yönde net kuvvet sıfırdır.
- Eğik Düzleme Paralel Yönde: Ağırlığın paralel bileşeni (\( \vec{W}_{paralel} \)) cismi aşağı çeker. Sürtünme olmadığı ve cisim sabit hızla hareket ettiği için, bu kuvveti dengeleyecek başka bir kuvvet yok mudur? Aslında bu kuvvet, cismin sabit hızla hareket etmesinin nedenidir. Net kuvvet sıfır olmasaydı cisim ivmelenirdi. Bu bir paradoks gibi görünebilir. Ancak doğru yorum: Cisim zaten harekete başlamış ve sabit hıza ulaşmıştır. Sürtünme olmadığı için, cismi yavaşlatacak bir kuvvet yoktur. Dolayısıyla, başlangıçta net kuvvet vardı (ivmelendi) ama artık sabit hızla hareket ettiği için net kuvvet sıfırdır. Pratikte bu ideal bir durumdur.
✅ Sonuç: Evet, sabit hızla hareket ettiği için net kuvvet sıfırdır. Eğik düzleme paralel bileşen, cismin sabit hızla hareketini sürdürmesini sağlar. Net kuvvet sıfır olduğu için hızı değişmez.
