Hareket ve kuvvet TYT Test 2

Yatay düzlemde durmakta olan 5 kg kütleli cisme 15 N'luk yatay kuvvet uygulanıyor. Sürtünme kuvveti 5 N olduğuna göre, cismin ivmesi kaç m/s²'dir?

A) 1
B) 2
C) 3
D) 4

Sevgili öğrenciler, bu soruyu adım adım çözerek cismin ivmesini nasıl bulacağımızı öğrenelim. Fizikteki problemleri çözerken her zaman önce neyin verildiğini ve neyin istendiğini anlamakla başlarız.

• 1. Verilenleri ve İsteneni Belirleyelim:

  Soruda bize verilen bilgiler şunlardır:

  Cismin kütlesi ($m$) = 5 kg

  Cisme uygulanan yatay kuvvet ($F_{uygulanan}$) = 15 N

  Sürtünme kuvveti ($F_{sürtünme}$) = 5 N

  Bizden istenen ise cismin ivmesi ($a$) kaç m/s² olduğudur.

• 2. Cisme Etki Eden Kuvvetleri Anlayalım:

  Cisme yatay düzlemde iki kuvvet etki etmektedir:

  Uygulanan Kuvvet ($F_{uygulanan}$): Cismi hareket ettirmeye çalışan kuvvettir ve yönü hareket yönündedir (veya hareket ettirilmek istenen yöndedir). Değeri $15 \text{ N}$'dur.

  Sürtünme Kuvveti ($F_{sürtünme}$): Cismin hareketine karşı koyan, hareketi zorlaştıran kuvvettir. Yönü her zaman hareket yönüne zıttır. Değeri $5 \text{ N}$'dur.

  Unutmayın, sürtünme kuvveti her zaman hareketi engellemeye çalışır!

• 3. Net Kuvveti ($F_{net}$) Hesaplayalım:

  Bir cisme birden fazla kuvvet etki ettiğinde, cismin hareketini belirleyen bu kuvvetlerin bileşkesi olan net kuvvettir. Net kuvveti bulmak için, hareket yönündeki kuvvetten zıt yöndeki kuvveti çıkarmamız gerekir.

  Burada, uygulanan kuvvet hareket yönünde, sürtünme kuvveti ise hareket yönüne zıttır.

  $F_{net} = F_{uygulanan} - F_{sürtünme}$

  $F_{net} = 15 \text{ N} - 5 \text{ N}$

  $F_{net} = 10 \text{ N}$

  Yani cisme etki eden net kuvvet $10 \text{ N}$'dur.

• 4. Newton'un İkinci Yasasını Uygulayarak İvmeyi Bulalım:

  Newton'un İkinci Yasası bize bir cismin ivmesinin, cisme etki eden net kuvvetle doğru orantılı, cismin kütlesiyle ters orantılı olduğunu söyler. Formülü şöyledir:

  $F_{net} = m \cdot a$

  Burada:

  $F_{net}$ = Net kuvvet ($10 \text{ N}$)

  $m$ = Kütle ($5 \text{ kg}$)

  $a$ = İvme (bulmak istediğimiz değer)

  Şimdi bildiğimiz değerleri formülde yerine koyalım:

  $10 \text{ N} = 5 \text{ kg} \cdot a$

  İvmeyi ($a$) yalnız bırakmak için her iki tarafı kütleye ($5 \text{ kg}$) bölelim:

  $a = \frac{10 \text{ N}}{5 \text{ kg}}$

  $a = 2 \text{ m/s}^2$

  Unutmayın, kuvvetin birimi Newton (N), kütlenin birimi kilogram (kg) olduğunda, ivmenin birimi metre bölü saniye kare (m/s²) olur. Bu da sonucumuzun doğru birimde olduğunu gösterir.

Cismin ivmesi $2 \text{ m/s}^2$'dir.

Cevap B seçeneğidir.