Soru:
Duran bir cisme uygulanan kuvvet-zaman grafiği aşağıdaki gibidir. Cismin kütlesi 4 kg'dır. Grafiği yorumlayarak cismin 0-6 saniye aralığındaki hareketini adım adım açıklayın.
(Basit bir grafik tanımı: 0-2 s: 10 N, 2-4 s: 0 N, 4-6 s: -5 N)
Çözüm:
💡 Kuvvet değiştiğinde, Newton'un ikinci yasasına göre ivme de değişir. Hız ise ivmenin zamanla çarpımı kadar değişir.
- ➡️ Adım 1: 0-2 saniye aralığı
Kuvvet \( F = 10 \, \text{N} \). İvme \( a = F/m = 10/4 = 2.5 \, \text{m/s}^2 \). Cisim duruyordu, bu sürede düzgün ivmelenerek hız kazanır. 2. saniyedeki hızı: \( v = 0 + 2.5 \times 2 = 5 \, \text{m/s} \).
- ➡️ Adım 2: 2-4 saniye aralığı
Net kuvvet sıfır olduğu için ivme de sıfırdır. Newton'un birinci yasası gereği, cisim 5 m/s'lik sabit hızla hareketine devam eder.
- ➡️ Adım 3: 4-6 saniye aralığı
Kuvvet \( F = -5 \, \text{N} \) (orijinal hareket yönüne ters). İvme \( a = -5/4 = -1.25 \, \text{m/s}^2 \). Bu, bir yavaşlama ivmesidir. 2 saniyede hızdaki değişim: \( \Delta v = a \cdot t = -1.25 \times 2 = -2.5 \, \text{m/s} \). Yeni hız: \( 5 + (-2.5) = 2.5 \, \text{m/s} \).
✅ Sonuç: Cisim;
- 0-2 s arası duruyorken harekete geçer ve hızlanır.
- 2-4 s arası sabit hızla hareket eder.
- 4-6 s arası yavaşlar ama hala ilk yönde hareket etmeye devam eder.
