Soru:
Durgun haldeki bir masa üzerinde 2 kg kütleli bir fen bilgisi kitabı bulunmaktadır. Kitaba etki eden kuvvetleri serbest cisim diyagramı çizerek gösteriniz ve bu kuvvetlerin büyüklüklerini hesaplayınız. (Yer çekimi ivmesi \(g = 10 \ m/s^2\) olarak alınacaktır.)
Çözüm:
💡 Kitap dengede olduğuna göre, üzerine etki eden net kuvvet sıfır olmalıdır.
- ➡️ Adım 1: Ağırlık Kuvvetini Hesaplama
Kitabın ağırlığı (\(W\)), kütle (\(m\)) ve yer çekimi ivmesinin (\(g\)) çarpımına eşittir.
\(W = m \cdot g = 2 \ kg \cdot 10 \ m/s^2 = 20 \ N\)
Bu kuvvet düşey olarak aşağı yöndedir.
- ➡️ Adım 2: Normal Kuvveti Belirleme
Kitap masaya temas ettiği için, masa kitaba bir tepki kuvveti uygular. Buna normal kuvvet (\(N\)) denir. Kitap dengede olduğundan ve düşeyde başka kuvvet olmadığından, normal kuvvet ağırlık kuvvetine eşit büyüklükte ve zıt yönde olmalıdır.
\(N = W = 20 \ N\) (Düşey olarak yukarı yönde)
- ➡️ Adım 3: Serbest Cisim Diyagramı
Kitabı merkez alan bir nokta düşünülür. Bu noktadan:
- Aşağıya doğru bir ok çizilir ve yanına \(W = 20 \ N\) yazılır.
- Yukarıya doğru bir ok çizilir ve yanına \(N = 20 \ N\) yazılır.
İki okun uzunluğu aynı olmalıdır, çünkü kuvvetler eşittir.
✅ Kitaba etki eden kuvvetler: 20 N büyüklüğünde aşağı yönlü yer çekimi kuvveti (ağırlık) ve 20 N büyüklüğünde yukarı yönlü normal kuvvetidir.
