Bir cisim dairesel yörüngede sabit süratle hareket ediyor. Bu cisim için aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
A) Hızı sabittir çünkü sürat sabittir
B) Hızı değişkendir çünkü yönü sürekli değişir
C) Hızı skaler bir büyüklüktür
D) Hızı ve sürati aynı büyüklüklerdir
Sevgili öğrenciler, bu soruyu doğru bir şekilde çözebilmek için öncelikle sürat ve hız kavramları arasındaki temel farkı çok iyi anlamamız gerekiyor. Fizikte bu iki terim günlük dilde bazen birbirinin yerine kullanılsa da, bilimsel olarak farklı anlamlara gelirler ve bu fark dairesel hareket gibi durumlarda kritik öneme sahiptir.
- Sürat (Speed): Bir cismin birim zamanda aldığı yolun büyüklüğüdür. Sürat, sadece büyüklüğü olan skaler bir niceliktir. Yönü yoktur. Örneğin, "araba 60 km/saat süratle gidiyor" dediğimizde sadece ne kadar hızlı gittiğini belirtiriz.
- Hız (Velocity): Bir cismin birim zamanda yaptığı yer değiştirmenin büyüklüğü ve yönüdür. Hız, hem büyüklüğü hem de yönü olan vektörel bir niceliktir. Örneğin, "araba doğuya doğru 60 km/saat hızla gidiyor" dediğimizde hem ne kadar hızlı gittiğini hem de hangi yöne gittiğini belirtiriz.
Şimdi sorumuzdaki durumu inceleyelim: Bir cisim dairesel yörüngede sabit süratle hareket ediyor.
- "Sabit süratle hareket ediyor" ifadesi, cismin hızının büyüklüğünün (yani süratinin) değişmediği anlamına gelir. Örneğin, bir top saniyede $5 \text{ m/s}$ süratle bir daire çiziyorsa, bu $5 \text{ m/s}$ değeri sabittir.
- Ancak, cisim dairesel bir yörüngede hareket ettiği için, hareket yönü sürekli olarak değişir. Dairesel yörüngede hareket eden bir cismin hızı, her an yörüngeye teğet bir yöndedir. Yörünge üzerindeki her noktada bu teğetin yönü farklıdır.
Bu bilgiler ışığında seçenekleri değerlendirelim:
- A) Hızı sabittir çünkü sürat sabittir: Bu ifade yanlıştır. Hızın sabit olması için hem büyüklüğünün hem de yönünün sabit olması gerekir. Sürat sabit olsa da, dairesel harekette yön sürekli değiştiği için hız sabit olamaz.
- B) Hızı değişkendir çünkü yönü sürekli değişir: Bu ifade doğrudur. Hız vektörel bir büyüklük olduğu için, yönü değiştiğinde hız da değişmiş olur. Dairesel harekette cismin yönü her an değiştiği için hızı değişkendir.
- C) Hızı skaler bir büyüklüktür: Bu ifade yanlıştır. Hız, vektörel bir büyüklüktür. Sürat skalerdir.
- D) Hızı ve sürati aynı büyüklüklerdir: Bu ifade yanlıştır. Hız ve sürat aynı kavramlar değildir. Sürat hızın büyüklüğüdür, ancak hız aynı zamanda yönü de içerir. Dolayısıyla, aynı "büyüklükler" olarak kabul edilemezler; biri skaler diğeri vektöreldir.
Bu nedenle, dairesel yörüngede sabit süratle hareket eden bir cismin hızı, yönü sürekli değiştiği için değişkendir.
Cevap B seçeneğidir.
