Sürtünmesiz yatay düzlemde duran bir cisme aynı doğrultulu 10 N ve 6 N'luk iki kuvvet zıt yönlerde uygulanıyor.
Cismin kütlesi 2 kg olduğuna göre, 4 saniye sonraki hızı kaç m/s olur?
Sevgili öğrenciler, bu problemde bir cisme etki eden kuvvetleri, cismin kütlesini ve etki süresini kullanarak cismin son hızını bulacağız. Fizikteki temel prensipleri adım adım uygulayarak bu soruyu kolayca çözebiliriz. Haydi başlayalım!
Cisme aynı doğrultuda fakat zıt yönlerde iki kuvvet etki ediyor. Bu durumda, net kuvveti bulmak için büyük kuvvetten küçük kuvveti çıkarmamız gerekir. Çünkü kuvvetler zıt yönlüdür ve birbirlerinin etkisini azaltırlar.
Uygulanan kuvvetler: $F_1 = 10 \text{ N}$ ve $F_2 = 6 \text{ N}$.
Net kuvvet ($F_{net}$) şu şekilde hesaplanır:
$F_{net} = F_1 - F_2$
$F_{net} = 10 \text{ N} - 6 \text{ N}$
$F_{net} = 4 \text{ N}$
Bu, cismin hareket etmesine neden olan toplam kuvvettir.
Newton'un İkinci Hareket Yasası'na göre, bir cisme etki eden net kuvvet, cismin kütlesi ile ivmesinin çarpımına eşittir. Bu yasayı kullanarak cismin ivmesini bulabiliriz.
Newton'un İkinci Yasası: $F_{net} = m \cdot a$
Burada:
Formülü ivme için düzenlersek:
$a = \frac{F_{net}}{m}$
Değerleri yerine koyalım:
$a = \frac{4 \text{ N}}{2 \text{ kg}}$
$a = 2 \text{ m/s}^2$
Bu, cismin her saniye hızının $2 \text{ m/s}$ artacağı anlamına gelir.
Cisim başlangıçta durduğu için ilk hızı ($v_0$) $0 \text{ m/s}$'dir. İvmesini ve geçen süreyi kullanarak cismin son hızını bulabiliriz. Sabit ivmeli hareket denklemlerinden birini kullanacağız:
$v_f = v_0 + a \cdot t$
Burada:
Değerleri yerine koyalım:
$v_f = 0 \text{ m/s} + (2 \text{ m/s}^2) \cdot (4 \text{ s})$
$v_f = 0 + 8 \text{ m/s}$
$v_f = 8 \text{ m/s}$
Yani, 4 saniye sonra cismin hızı $8 \text{ m/s}$ olacaktır.
Cevap C seçeneğidir.
