🎨 2026 TYT Fizik: Serbest Cisim Diyagramı ile Bileşke Kuvveti Bulma Rehberi
Serbest cisim diyagramı (SCD), bir cisme etkiyen tüm kuvvetleri gösteren basit bir çizimdir. Bu diyagramlar, fizik problemlerini çözmek ve özellikle bileşke kuvveti bulmak için çok işe yarar. İşte adım adım nasıl yapıldığı:
🎯 1. Adım: Sistemi Tanımla ve Cisimleri Seç
- 📌 Öncelikle, incelemek istediğin sistemi belirle.
- 🍎 Daha sonra, bu sistem içindeki hangi cismin hareketini analiz edeceğine karar ver.
- 💡 Örneğin, eğik düzlem üzerinde kayan bir blok varsa, bloğu seçebilirsin.
🧱 2. Adım: Cismi İzole Et ve Basitleştir
- 🧱 Seçtiğin cismi çevresinden soyutla. Sadece cismi ve ona etkiyen kuvvetleri düşün.
- ✏️ Cisim için basit bir şekil çiz. Genellikle bir kare veya daire yeterli olacaktır.
🏹 3. Adım: Kuvvetleri Belirle ve Çiz
- 🏹 Cisme etkiyen tüm kuvvetleri belirle. Bunlar şunlar olabilir:
- 🌎 Ağırlık (yer çekimi kuvveti): Her zaman aşağı doğru. $F_g = mg$ (m: kütle, g: yer çekimi ivmesi)
- 💪 Uygulanan kuvvet: Cisme uygulanan itme veya çekme kuvveti.
- tension Gerilme kuvveti: İpler veya kablolar tarafından uygulanan kuvvet.
- ✨ Sürtünme kuvveti: Yüzeyler arasındaki hareketi engelleyen kuvvet.
- ⬆️ Normal kuvvet: Bir yüzeyin cisme uyguladığı dik kuvvet.
- ✏️ Her kuvveti, cismin merkezinden dışarı doğru çıkan bir ok ile göster. Okun uzunluğu, kuvvetin büyüklüğü ile orantılı olmalıdır.
- 🏷️ Her okun yanına kuvvetin ne olduğunu (örneğin, $F_g$, $F_{sürtünme}$, $F_{normal}$) yaz.
🧭 4. Adım: Koordinat Sistemi Seç
- 🧭 Uygun bir koordinat sistemi seç. Genellikle, hareketin kolayca analiz edilebilmesi için eksenlerden birini hareket yönüne paralel seçmek işe yarar.
- 📐 Eksenleri çiz ve hangi eksenin hangi yönü pozitif kabul ettiğini belirt.
📊 5. Adım: Kuvvetleri Bileşenlerine Ayır
- 📊 Eğer kuvvetler eksenlere paralel değilse, onları x ve y bileşenlerine ayır.
- 📐 Trigonometriyi kullanarak bileşenlerin büyüklüklerini hesapla. Örneğin, $F$ kuvveti $\theta$ açısı yapıyorsa:
- $F_x = F \cos(\theta)$
- $F_y = F \sin(\theta)$
➕ 6. Adım: Bileşke Kuvveti Hesapla
- ➕ Tüm x bileşenlerini topla: $\Sigma F_x = F_{1x} + F_{2x} + ...$
- ➕ Tüm y bileşenlerini topla: $\Sigma F_y = F_{1y} + F_{2y} + ...$
- ➕ Bileşke kuvvetin büyüklüğünü Pisagor teoremi ile bul: $F_{bileşke} = \sqrt{(\Sigma F_x)^2 + (\Sigma F_y)^2}$
- 🧭 Bileşke kuvvetin yönünü trigonometri ile bul: $\theta = \arctan(\frac{\Sigma F_y}{\Sigma F_x})$
✅ Örnek Soru Çözümü
Soru: Yatay bir yüzeyde duran 5 kg kütleli bir cisme, yatayla 30° açı yapan 20 N'luk bir kuvvet uygulanıyor. Yüzey ile cisim arasındaki sürtünme katsayısı 0.2 ise, cisme etkiyen bileşke kuvveti bulun.
- 1️⃣ Öncelikle serbest cisim diyagramını çiz. Ağırlık ($F_g = mg = 5 \cdot 10 = 50 N$), normal kuvvet ($F_N$), uygulanan kuvvet ($F = 20 N$) ve sürtünme kuvveti ($F_{sürtünme}$) diyagramda gösterilir.
- 2️⃣ Uygulanan kuvvetin bileşenlerini bul:
- $F_x = 20 \cos(30^\circ) \approx 17.3 N$
- $F_y = 20 \sin(30^\circ) = 10 N$
- 3️⃣ Normal kuvveti bul: $F_N = mg - F_y = 50 - 10 = 40 N$
- 4️⃣ Sürtünme kuvvetini bul: $F_{sürtünme} = \mu \cdot F_N = 0.2 \cdot 40 = 8 N$
- 5️⃣ Bileşke kuvvetin x ve y bileşenlerini bul:
- $\Sigma F_x = F_x - F_{sürtünme} = 17.3 - 8 = 9.3 N$
- $\Sigma F_y = F_N + F_y - mg = 40 + 10 - 50 = 0 N$
- 6️⃣ Bileşke kuvvetin büyüklüğünü bul: $F_{bileşke} = \sqrt{(9.3)^2 + (0)^2} \approx 9.3 N$
Sonuç: Cisme etkiyen bileşke kuvvet yaklaşık 9.3 N'dur ve yatay doğrultudadır.
