Soru:
Düz bir masanın üzerinde duran 2 kg kütleli bir fen bilgisi kitabına etki eden kuvvetleri serbest cisim diyagramı çizerek gösteriniz. Kitabın ağırlığını hesaplayınız. (Yer çekimi ivmesi \(g = 10 \ m/s^2\) olarak alınacaktır.)
Çözüm:
💡 Bu bir dengelenmiş kuvvetler durumudur. Kitap sabit hızla hareket etmiyor, hareketsiz duruyor. Bu yüzden üzerine etki eden net kuvvet sıfır olmalıdır.
- ➡️ 1. Adım: Ağırlık Kuvvetini Hesaplama
Kitabın ağırlığı, Dünya'nın kitaba uyguladığı çekim kuvvetidir.
Formül: \(G = m \cdot g\)
\(G = 2 \ kg \cdot 10 \ m/s^2 = 20 \ N\)
Bu kuvvet aşağıya doğru (dünyanın merkezine doğru) etki eder.
- ➡️ 2. Adım: Dengeleyici Kuvveti Bulma
Kitap aşağı doğru hareket etmediğine göre, bu ağırlık kuvvetini dengeleyen bir kuvvet olmalıdır. Bu kuvvet, masanın kitaba uyguladığı Normal Kuvvet (Tepki Kuvveti)'dir. Bu kuvvet temas gerektirir ve masa yüzeyine dik (yukarı) doğru etki eder.
- ➡️ 3. Adım: Serbest Cisim Diyagramı
Kitabı merkezde noktasal bir cisim olarak çizip üzerine etki eden kuvvetleri gösteririz:
- Merkezden aşağıya doğru bir ok: \(G = 20 \ N\)
- Merkezden yukarıya doğru bir ok: \(N = 20 \ N\)
✅ Sonuç: Kitaba etki eden iki kuvvet vardır: 1) Yer çekimi kuvveti (Ağırlık) = 20 N (Aşağı yönlü), 2) Masanın tepki kuvveti (Normal Kuvvet) = 20 N (Yukarı yönlü). Bu iki kuvvetin büyüklüğü eşit, yönleri zıttır, dolayısıyla net kuvvet sıfırdır.
