Bir öğrenci, sürtünmesiz yatay düzlemde durmakta olan 5 kg kütleli bir cisme yatay doğrultuda 15 N'luk kuvvet uyguluyor.
Cisim 3 saniye boyunca bu kuvvetin etkisinde kalırsa, kazanacağı hız kaç m/s olur?
A) 3
B) 5
C) 9
D) 15
Sevgili öğrenciler, bu problemde bir cisme uygulanan kuvvetin, cismin hızında nasıl bir değişime yol açtığını adım adım inceleyeceğiz. Fizikteki temel prensipleri kullanarak bu soruyu kolayca çözebiliriz. Haydi başlayalım!
- 1. Adım: Cisme Etki Eden İvmeyi Bulma
- Bir cisme kuvvet uygulandığında, cisim Newton'un İkinci Yasası'na göre bir ivme kazanır. Bu yasa, kuvvet ($F$), kütle ($m$) ve ivme ($a$) arasındaki ilişkiyi $F = m \cdot a$ şeklinde ifade eder.
- Soruda verilen değerleri yerine koyalım:
- Uygulanan kuvvet ($F$) = $15$ N
- Cismin kütlesi ($m$) = $5$ kg
- Formülü kullanarak ivmeyi ($a$) hesaplayalım:
- $15 \text{ N} = 5 \text{ kg} \cdot a$
- $a = \frac{15 \text{ N}}{5 \text{ kg}}$
- $a = 3 \text{ m/s}^2$
- Bu, cismin her saniye hızının $3 \text{ m/s}$ artacağı anlamına gelir.
- 2. Adım: Cismin Kazanacağı Hızı Hesaplama
- Cisim durmakta olduğu için ilk hızı ($v_0$) $0 \text{ m/s}$'dir. İvmeyi ve kuvvetin etki süresini kullanarak cismin kazanacağı son hızı ($v$) bulabiliriz. Hız değişimi formülü $v = v_0 + a \cdot t$ şeklindedir.
- Soruda verilen değerleri ve bulduğumuz ivmeyi yerine koyalım:
- İlk hız ($v_0$) = $0 \text{ m/s}$
- İvme ($a$) = $3 \text{ m/s}^2$
- Kuvvetin etki süresi ($t$) = $3$ s
- Formülü kullanarak son hızı ($v$) hesaplayalım:
- $v = 0 \text{ m/s} + (3 \text{ m/s}^2 \cdot 3 \text{ s})$
- $v = 0 \text{ m/s} + 9 \text{ m/s}$
- $v = 9 \text{ m/s}$
- Yani, cisim $3$ saniye sonunda $9 \text{ m/s}$ hıza ulaşacaktır.
Gördüğünüz gibi, fizik problemlerini adım adım ve mantıksal bir sıra izleyerek çözmek oldukça kolaydır. Önce ivmeyi bulduk, sonra bu ivmeyi kullanarak cismin son hızını hesapladık.
Cevap C seçeneğidir.
