Sabit hızlı harekette net kuvvet nedir (sıfır) Test 2

Dünya'nın etrafında sabit hızla dönen bir uydu için aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?

A) Uydunun hız vektörü sabittir
B) Uyduya etki eden net kuvvet sıfır değildir
C) Uydu ivmeli hareket yapar
D) Uydunun yörüngesi daireseldir

Sevgili öğrenciler,

Bu soruda, Dünya etrafında sabit hızla dönen bir uydunun hareketini inceleyeceğiz. Fizikte "hız" ve "sürat" kavramları arasındaki farkı anlamak bu soruyu çözmek için anahtar noktadır. Hadi her bir seçeneği adım adım değerlendirelim:

• A) Uydunun hız vektörü sabittir

  Bir cismin hızı (velocity) vektörel bir büyüklüktür. Bu, hızın hem büyüklüğü (sürat) hem de yönü olduğu anlamına gelir. Soruda uydunun "sabit hızla" döndüğü belirtilmiş, bu ifade genellikle "sabit süratle" anlamına gelir. Yani uydunun sürati (hızının büyüklüğü) sabittir. Ancak uydu Dünya etrafında dönerken, hareket yönü sürekli değişir. Örneğin, bir an kuzeye doğru giderken, bir sonraki an doğuya doğru gidebilir. Hız vektörünün yönü sürekli değiştiği için, hız vektörünün kendisi sabit değildir. Bu nedenle, bu ifade yanlıştır.

• B) Uyduya etki eden net kuvvet sıfır değildir

  Bir cismin hız vektörü değişiyorsa (yönü değiştiği için bile olsa), o cisim ivmeli hareket yapıyor demektir. Newton'un İkinci Yasası'na göre, bir cisme etki eden net kuvvet ($F_{net}$) ile cismin kütlesi ($m$) ve ivmesi ($a$) arasında $F_{net} = ma$ ilişkisi vardır. Eğer ivme ($a$) sıfır değilse, net kuvvet ($F_{net}$) de sıfır değildir. Dairesel hareket yapan bir uydu için bu net kuvvet, Dünya'nın çekim kuvveti tarafından sağlanan merkezcil kuvvettir ve yörüngenin merkezine (Dünya'ya) doğrudur. Bu nedenle, bu ifade doğrudur.

• C) Uydu ivmeli hareket yapar

  Yukarıda açıkladığımız gibi, hız vektörünün yönü sürekli değiştiği için uydu ivmeli hareket yapar. Bu ivmeye merkezcil ivme denir ve her zaman yörüngenin merkezine (Dünya'ya) doğrudur. İvme, hız vektöründeki değişimin bir ölçüsüdür ve hızın yönü değiştiği için ivme mevcuttur. Bu nedenle, bu ifade doğrudur.

• D) Uydunun yörüngesi daireseldir

  Soruda "sabit hızla dönen bir uydu" ifadesi, genellikle düzgün dairesel hareketi (uniform circular motion) ima eder. Düzgün dairesel harekette cismin sürati sabittir ve yörüngesi daireseldir. Bu tür bir hareket, uyduların Dünya etrafındaki idealize edilmiş yörüngelerini tanımlamak için kullanılır. Bu nedenle, bu ifade doğrudur.

Sonuç olarak, uydunun sürati sabit olsa da, hareket yönü sürekli değiştiği için hız vektörü sabit değildir. Bu da A seçeneğini yanlış yapar.

Cevap A seçeneğidir.