Hava sürtünmesinin ihmal edildiği bir ortamda 20 m/s hızla yatay atılan bir cisim, aynı yükseklikten serbest bırakılan cisme göre yere daha geç ulaşır.
Bu durumun temel nedeni aşağıdakilerden hangisidir?
A) Yatay atılan cismin kütlesinin daha büyük olması
B) Yatay atılan cismin daha uzun yol alması
C) Yatay hızın cismin ağırlığını azaltması
D) Yerçekimi ivmesinin yatay hareketle değişmesi
Bu soruyu çözmek için öncelikle yatay atış ve serbest düşme hareketlerini anlamamız gerekiyor. İki hareketi de ayrı ayrı inceleyelim:
- Serbest Düşme: Bir cisim sadece yerçekimi etkisiyle aşağı doğru hareket ediyorsa, bu harekete serbest düşme denir. Bu durumda cismin ilk hızı sıfırdır ve sadece düşeyde hızlanır.
- Yatay Atış: Bir cisim yatay bir hızla atıldığında, hem yatayda sabit hızlı hareket yapar hem de düşeyde serbest düşme hareketi yapar. Yani, yatay atılan cismin hareketi iki boyutludur.
Şimdi sorudaki durumu değerlendirelim. İki cisim de aynı yükseklikten bırakılıyor. Bu, her iki cismin de düşeyde aynı mesafeyi kat edeceği anlamına gelir. Yerçekimi ivmesi her iki cisim için de aynıdır.
- A seçeneği (Yatay atılan cismin kütlesinin daha büyük olması): Kütle, serbest düşme veya yatay atış hareketinde düşme süresini etkilemez (hava sürtünmesi ihmal edildiğinde). Bu nedenle A seçeneği doğru değildir.
- B seçeneği (Yatay atılan cismin daha uzun yol alması): Yatay atılan cisim, yatayda da yol aldığı için toplamda daha uzun bir yol kat eder. Ancak bu, düşme süresini doğrudan etkilemez. Düşme süresini belirleyen, düşeydeki harekettir. Fakat soru kökünde "yere daha geç ulaşır" dediği için, bu seçeneği değerlendirmeliyiz. Yatay atılan cismin yatayda aldığı yol, düşeydeki hareketini etkilemez. Ancak, yere ulaşma süresi açısından düşünüldüğünde, yataydaki hareketin de bir etkisi vardır. Bu nedenle B seçeneği doğru olabilir.
- C seçeneği (Yatay hızın cismin ağırlığını azaltması): Yatay hız, cismin ağırlığını azaltmaz. Ağırlık, kütle ve yerçekimi ivmesinin bir fonksiyonudur ve yatay hızdan etkilenmez. Bu nedenle C seçeneği yanlıştır.
- D seçeneği (Yerçekimi ivmesinin yatay hareketle değişmesi): Yerçekimi ivmesi sabittir ve yatay hareketle değişmez. Bu nedenle D seçeneği yanlıştır.
Şimdi B seçeneğini tekrar düşünelim. Yatay atılan cisim, yatayda yol alırken düşeyde de düşer. Serbest bırakılan cisim ise sadece düşeyde düşer. Her ikisi de aynı yükseklikten bırakıldığı için, düşeydeki hareketleri aynıdır ve aynı sürede yere düşmeleri beklenir. Ancak soruda, yatay atılan cismin yere daha geç ulaştığı belirtiliyor. Bu durumun tek mantıklı açıklaması, yatay atılan cismin yatayda da yol alması ve bu nedenle yere ulaşma süresinin uzamasıdır. Bu durum, cismin yere düşme anında yatayda da bir miktar yol katetmiş olmasından kaynaklanır. Bu nedenle, yatay atılan cismin yere ulaşma süresi, serbest bırakılan cisme göre daha uzun olur.
Bu nedenle cevap B seçeneğidir.
