İtme ve çekme kuvveti nedir Test 2

Kütlesi 1000 kg olan bir araba, 20 m/s hızla giderken fren yaparak 4 saniyede duruyor. Arabanın ivmesi ve frene uygulanan ortalama kuvvet için ne söylenebilir?

A) İvme -5 m/s², Kuvvet -5000 N
B) İvme 5 m/s², Kuvvet 5000 N
C) İvme -5 m/s², Kuvvet -200 N
D) İvme 5 m/s², Kuvvet 200 N

Merhaba sevgili öğrenciler! Bu soruda bir arabanın hareketini inceleyerek ivmesini ve üzerine etki eden kuvveti bulacağız. Fizikteki temel prensipleri adım adım uygulayarak soruyu çözelim.

• 1. Adım: Sorudaki Verileri ve İstenenleri Belirleyelim

  Öncelikle soruda bize hangi bilgiler verilmiş ve bizden ne isteniyor, bunları netleştirelim:

  • Arabanın kütlesi ($m$): $1000 \text{ kg}$
  • Arabanın ilk hızı ($v_0$): $20 \text{ m/s}$
  • Araba durduğu için son hızı ($v$): $0 \text{ m/s}$
  • Frenleme süresi ($t$): $4 \text{ s}$
  • Bizden istenenler: Arabanın ivmesi ($a$) ve frene uygulanan ortalama kuvvet ($F$).
• 2. Adım: Arabanın İvmesini (Hızlanmasını/Yavaşlamasını) Hesaplayalım

  İvme, bir cismin hızındaki değişimin zamana oranıdır. Formülü şu şekildedir:

  $a = \frac{\text{Hızdaki Değişim}}{\text{Geçen Süre}} = \frac{v - v_0}{t}$

  Şimdi verilen değerleri formülde yerine koyalım:

  • $a = \frac{0 \text{ m/s} - 20 \text{ m/s}}{4 \text{ s}}$
  • $a = \frac{-20 \text{ m/s}}{4 \text{ s}}$
  • $a = -5 \text{ m/s}^2$

  Buradaki negatif işaret, arabanın yavaşladığını, yani hareket yönünün tersine bir ivmeye sahip olduğunu gösterir. Arabanın hızı azaldığı için bu beklenen bir durumdur.

• 3. Adım: Frene Uygulanan Ortalama Kuvveti Hesaplayalım

  Newton'un İkinci Hareket Yasası'na göre, bir cisme etki eden net kuvvet, cismin kütlesi ile ivmesinin çarpımına eşittir. Formülü şu şekildedir:

  $F = m \cdot a$

  Şimdi kütle değerini ve az önce bulduğumuz ivme değerini formülde yerine koyalım:

  • $F = 1000 \text{ kg} \cdot (-5 \text{ m/s}^2)$
  • $F = -5000 \text{ N}$

  Kuvvetin negatif çıkması, bu kuvvetin arabanın ilk hareket yönünün tersine doğru uygulandığını gösterir. Fren kuvveti, arabanın ileri doğru hareketine zıt yönde etki ederek onu durdurur.

• 4. Adım: Sonuçları Değerlendirelim

  Hesaplamalarımız sonucunda:

  • Arabanın ivmesi: $a = -5 \text{ m/s}^2$
  • Frene uygulanan ortalama kuvvet: $F = -5000 \text{ N}$

  Bu değerler seçeneklere baktığımızda A seçeneği ile birebir uyuşmaktadır.

Cevap A seçeneğidir.