İvme ve dengelenmemiş kuvvet Test 2

Sürtünmesiz ortamda serbest düşmeye bırakılan bir cisim için aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

A) Net kuvvet sıfırdır.
B) İvmesi giderek azalır.
C) Sabit hızla hareket eder.
D) İvmesi sabittir.

Merhaba sevgili öğrenciler!

Bu soruyu çözmek için, "sürtünmesiz ortamda serbest düşme" kavramını çok iyi anlamamız gerekiyor. Haydi adım adım inceleyelim:

• Serbest Düşme Nedir?

  Bir cismin sadece yer çekimi kuvvetinin etkisi altında hareket etmesidir. Yani, cismi bıraktığımızda aşağı doğru hızlanmasını sağlayan tek kuvvet yer çekimidir.

• Sürtünmesiz Ortam Ne Anlama Gelir?

  Bu ifade, hava direnci gibi cismin hareketini yavaşlatacak veya engelleyecek hiçbir dış kuvvetin olmadığını belirtir. Gerçek hayatta hava direnci her zaman vardır ama fizik problemlerinde bu ifade, durumu basitleştirmek ve sadece yer çekimi etkisini incelemek için kullanılır.

• Cisme Etki Eden Kuvvet:

  Sürtünmesiz ortamda serbest düşen bir cisme etki eden tek kuvvet yer çekimi kuvvetidir ($F_g$). Bu kuvvetin büyüklüğü cismin kütlesi ($m$) ile yer çekimi ivmesinin ($g$) çarpımına eşittir: $F_g = m \cdot g$.

• Newton'un İkinci Yasası:

  Newton'un İkinci Hareket Yasası'na göre, bir cisme etki eden net kuvvet ($F_{net}$), cismin kütlesi ($m$) ile ivmesinin ($a$) çarpımına eşittir: $F_{net} = m \cdot a$.

• Seçenekleri Değerlendirelim:
  • A) Net kuvvet sıfırdır.

    Eğer net kuvvet sıfır olsaydı, cisim ya duruyor olurdu ya da sabit hızla hareket ederdi (Newton'un Birinci Yasası). Ancak serbest düşmede yer çekimi kuvveti olduğu için net kuvvet sıfır değildir. Net kuvvet, yer çekimi kuvvetine ($F_g = m \cdot g$) eşittir.

  • B) İvmesi giderek azalır.

    Cisme etki eden yer çekimi kuvveti ($F_g = m \cdot g$) sabittir (çünkü $m$ ve $g$ sabittir). Newton'un İkinci Yasası'na göre ($F_{net} = m \cdot a$), net kuvvet sabitse ve kütle de sabitse, ivme de sabit olmak zorundadır. Dolayısıyla ivmesi azalmaz.

  • C) Sabit hızla hareket eder.

    Sabit hızla hareket etmek, ivmenin sıfır olduğu anlamına gelir. Ancak cisme yer çekimi kuvveti etki ettiği için bir ivmesi vardır ve bu ivme cismin hızını sürekli olarak artırır. Bu yüzden sabit hızla hareket etmez, hızı giderek artar.

  • D) İvmesi sabittir.

    Yukarıda da belirttiğimiz gibi, sürtünmesiz ortamda serbest düşen bir cisme etki eden tek kuvvet yer çekimi kuvvetidir ($F_g = m \cdot g$). Bu kuvvet sabit olduğu için (kütle $m$ ve yer çekimi ivmesi $g$ sabit kabul edilir), Newton'un İkinci Yasası'na göre ($F_{net} = m \cdot a$), cismin ivmesi de sabit olmak zorundadır. Bu ivme, yer çekimi ivmesi $g$'ye eşittir (yaklaşık $9.8 \text{ m/s}^2$ veya sorularda $10 \text{ m/s}^2$ olarak alınır).

Bu açıklamalar ışığında, sürtünmesiz ortamda serbest düşen bir cismin ivmesi sabittir.

Cevap D seçeneğidir.