Dengelenmiş ve Dengelenmemiş Kuvvetler
Bir cisme etki eden kuvvetlerin bileşkesi sıfır ise, bu kuvvetlere dengelenmiş kuvvetler denir. Dengelenmiş kuvvetlerin etkisindeki bir cisim:
- Duruyorsa durmaya devam eder.
- Hareket halindeyse sabit hızla hareketine devam eder.
Bir cisme etki eden kuvvetlerin bileşkesi sıfırdan farklı ise, bu kuvvetlere dengelenmemiş kuvvetler denir. Dengelenmemiş kuvvetlerin etkisindeki bir cisim:
- Hareket durumunu değiştirir. (Duran cisim harekete geçer, hareketli cisim hızlanır, yavaşlar veya yön değiştirir.)
Yazılıda Çıkabilecek Soru Tipleri ve Çözüm İpuçları
Soru Tipi 1: Cisimlerin Hareket Durumunu Belirleme
Bu tip sorularda size bir cisim ve ona etki eden kuvvetler verilir. Sizden bu cismin nasıl hareket ettiğini bulmanız istenir.
- Adım 1: Tüm kuvvetleri inceleyin ve bileşke kuvveti (\( F_{bileşke} \)) bulun.
- Adım 2: Bileşke kuvvet sıfır (\( F_{bileşke} = 0 \)) ise kuvvetler dengelenmiştir. Cisim sabit hızlı hareket ediyor veya duruyordur.
- Adım 3: Bileşke kuvvet sıfırdan farklı (\( F_{bileşke} \neq 0 \)) ise kuvvetler dengelenmemiştir. Cisim, bileşke kuvvet yönünde hızlanıyor veya zıt yönde yavaşlıyordur.
Örnek Soru: Sürtünmesiz yatay düzlemde durmakta olan bir cisme 15 N sağa ve 5 N sola doğru kuvvet uygulanıyor. Cisim nasıl hareket eder?
- Çözüm: Bileşke kuvvet = 15 N (sağ) - 5 N (sol) = 10 N sağa doğrudur. \( F_{bileşke} \neq 0 \) olduğu için kuvvetler dengelenmemiştir. Başlangıçta duran cisim, bileşke kuvvetin yönünde (sağa doğru) hızlanarak hareket eder.
Soru Tipi 2: Eksik Kuvveti Bulma
Bu tip sorularda, bir cismin dengelenmiş kuvvetler etkisinde olduğu söylenir ve uygulanan kuvvetlerden biri verilmez. Sizden bu eksik kuvveti bulmanız istenir.
- Adım 1: Dengelenmiş kuvvetler için bileşke kuvvetin sıfır olması gerektiğini unutmayın.
- Adım 2: Bilinen kuvvetlerin bileşkesini alın.
- Adım 3: Bileşkeyi sıfıra tamamlayacak kuvvet, eksik olan kuvvettir. Bu kuvvet, bileşke kuvvetle aynı büyüklükte ama zıt yöndedir.
Örnek Soru: Bir cisim dengelenmiş kuvvetler etkisindedir. Cisme etki eden kuvvetlerden ikisi 8 N doğuya ve 12 N batıya doğrudur. Buna göre üçüncü kuvvetin büyüklüğü ve yönü nedir?
- Çözüm: İlk iki kuvvetin bileşkesi = 12 N (batı) - 8 N (doğu) = 4 N batıya doğrudur. Bileşke kuvveti sıfır yapmak için, 4 N batıya olan bu bileşke kuvveti dengeleyecek bir kuvvet gereklidir. Bu da 4 N doğuya doğru bir kuvvettir.
Soru Tipi 3: Grafik Yorumlama
Bu tip sorularda bir cisme ait konum-zaman, hız-zaman veya kuvvet-zaman grafiği verilir ve kuvvetlerin dengeli olup olmadığı sorulur.
- Hız-Zaman Grafiği: Grafik yatay (sabit) bir çizgi ise (hız değişmiyorsa) cisim sabit hızlı hareket ediyordur ve kuvvetler dengelenmiştir. Grafik eğimli bir çizgi ise (hız artıyor veya azalıyorsa) cisim hızlanıyor veya yavaşlıyordur ve kuvvetler dengelenmemiştir.
- Kuvvet-Zaman Grafiği: Grafik sıfır çizgisinde (x-ekseninde) ise bileşke kuvvet sıfırdır, kuvvetler dengelenmiştir. Grafik sıfır çizgisinin üstünde veya altında sabit bir değerde ise bileşke kuvvet sıfırdan farklıdır, kuvvetler dengelenmemiştir.
Örnek Soru: Hız-zaman grafiği aşağıdaki gibi olan bir cisim için kuvvetlerin durumu nedir?
(Grafik tanımı: Zamanla artan doğrusal bir çizgi)
- Çözüm: Hız, zamanla düzgün olarak arttığı için cisim sabit ivmeli (düzgün hızlanan) hareket yapmaktadır. Bu durum, cisme etki eden bileşke kuvvetin sıfırdan farklı olduğunu ve dengelenmemiş kuvvetler etkisinde olduğunu gösterir.
