Soru:
Yatay bir masa üzerinde \( 4 \, m/s \) hızla fırlatılan \( 2 \, kg \) kütleli bir kitap, 2 saniye sonra durmaktadır.
- Kitaba etki eden ortalama sürtünme kuvveti nedir?
- Sürtünme kuvvetinin kitabın kinetik enerjisinde yaptığı değişim ne kadardır?
Çözüm:
💡 Sürtünme kuvveti kitabı yavaşlatarak durdurur. Kuvveti bulmak için ivmeyi hesaplamalıyız.
- ➡️ Adım 1: İvmeyi bulma.
\( v = v_0 + a \cdot t \)
\( 0 = 4 + a \cdot 2 \)
\( 2a = -4 \)
\( a = -2 \, m/s^2 \)
- ➡️ Adım 2: Sürtünme kuvvetini bulma.
\( F_{sürtünme} = m \cdot a \)
\( F_{sürtünme} = 2 \cdot (-2) = -4 \, N \)
Kuvvetin büyüklüğü \( 4 \, N \).
- ➡️ Adım 3: Kinetik enerji değişimini bulma.
Başlangıç Kinetik Enerjisi: \( KE_0 = \frac{1}{2} m v_0^2 = \frac{1}{2} \cdot 2 \cdot (4)^2 = 16 \, J \)
Son Kinetik Enerji: \( KE = 0 \, J \) (Kitap durdu)
Değişim: \( \Delta KE = KE - KE_0 = 0 - 16 = -16 \, J \). Bu enerji sürtünme ile ısıya dönüşmüştür.
✅ Ortalama sürtünme kuvveti 4 N ve kinetik enerji değişimi -16 J'dür.
