Asılı duran bir lambayı taşıyan ipin kopması durumunda aşağıdakilerden hangisi gerçekleşir?
A) Lamba üzerindeki kuvvetler dengeli hale gelir
B) Lamba sabit hızla yükselmeye başlar
C) Lamba üzerinde sadece yerçekimi kuvveti etkili olur
D) Lambanın ivmesi sıfır olur
Merhaba sevgili öğrenciler!
Bu soruyu adım adım inceleyelim ve bir lambanın ipi koptuğunda neler olduğunu fizik kuralları çerçevesinde anlayalım.
- 1. Başlangıç Durumu: Lamba Asılı Dururken
- Lamba asılı dururken hareket etmiyorsa, yani dengede ise, üzerine etki eden net kuvvet sıfırdır.
- Bu durumda, lambayı yukarı çeken ipteki gerilme kuvveti ile lambayı aşağı çeken yerçekimi kuvveti birbirini dengeler. Yani, yukarı kuvvet = aşağı kuvvet.
- 2. İpin Kopması Anı
- İp koptuğu anda, lambayı yukarı doğru çeken gerilme kuvveti aniden ortadan kalkar.
- 3. İp Koptuktan Sonra Lamba Üzerindeki Kuvvetler
- Gerilme kuvveti ortadan kalktığına göre, lamba üzerinde artık yukarı doğru bir kuvvet kalmaz (hava direncini ihmal ediyoruz veya çok küçük olduğunu varsayıyoruz).
- Ancak, lambanın kütlesi olduğu için, Dünya tarafından uygulanan yerçekimi kuvveti (ağırlığı) hala lambayı aşağı doğru çekmeye devam eder.
- Bu durumda, lamba üzerinde etki eden baskın ve sürekli kuvvet sadece yerçekimi kuvveti olur.
- 4. Seçenekleri Değerlendirelim
- A) Lamba üzerindeki kuvvetler dengeli hale gelir: İp koptuğunda, yukarı çeken kuvvet (gerilme) ortadan kalkar. Sadece aşağı çeken yerçekimi kuvveti kaldığı için kuvvetler dengesiz hale gelir. Bu yüzden lamba düşmeye başlar. Dolayısıyla A seçeneği yanlıştır.
- B) Lamba sabit hızla yükselmeye başlar: İp koptuğunda, lambayı yukarı çeken bir kuvvet kalmaz. Yerçekimi kuvveti aşağı doğru olduğu için lamba yükselmez, aksine aşağı doğru düşer ve hızı artar (sabit hızla değil). Dolayısıyla B seçeneği yanlıştır.
- C) Lamba üzerinde sadece yerçekimi kuvveti etkili olur: İp koptuğunda, ipin gerilme kuvveti ortadan kalkar. Hava direncini ihmal ettiğimizde, lamba üzerinde etki eden tek kuvvet yerçekimi kuvvetidir. Bu kuvvet lambanın aşağı doğru hızlanmasına neden olur. Dolayısıyla C seçeneği doğrudur.
- D) Lambanın ivmesi sıfır olur: Newton'un İkinci Yasası'na göre, bir cisim üzerindeki net kuvvet sıfır değilse, cismin bir ivmesi vardır ($F_{net} = ma$). İp koptuğunda, lamba üzerinde sadece yerçekimi kuvveti etkili olduğu için net kuvvet sıfır değildir. Bu nedenle lamba yerçekimi ivmesiyle (yaklaşık $9.8 \text{ m/s}^2$) aşağı doğru hızlanır. Dolayısıyla D seçeneği yanlıştır.
Cevap C seçeneğidir.
