Sevgili öğrenciler, bu soruyu adım adım ve dikkatlice çözerek konuyu daha iyi anlayalım. Unutmayın, fizik problemlerini çözerken her zaman önce verilenleri belirlemek ve hangi kuvvetlerin etkileşimde olduğunu düşünmek çok önemlidir.
- 1. Adım: Verilenleri Belirleyelim
- Cismin kütlesi ($m$) = $2 \text{ kg}$
- Cismin düşerkenki ivmesi ($a$) = $8 \text{ m/s}^2$
- Yer çekimi ivmesi ($g$) = $10 \text{ m/s}^2$
- 2. Adım: Cisme Etki Eden Kuvvetleri Tanımlayalım
- Cisim düşey düzlemde aşağı doğru hareket ettiği için, üzerine iki temel kuvvet etki eder:
- Yer Çekimi Kuvveti (Ağırlık - $F_g$): Cismi aşağı doğru çeken kuvvettir. Her zaman aşağı yönlüdür.
- Hava Direnci Kuvveti ($F_{hava}$): Cismin hareketine zıt yönde etki eden kuvvettir. Cisim aşağı düştüğü için hava direnci yukarı yönlüdür.
- 3. Adım: Yer Çekimi Kuvvetini (Ağırlığı) Hesaplayalım
- Yer çekimi kuvveti, kütle ile yer çekimi ivmesinin çarpımıdır: $F_g = m \cdot g$
- Değerleri yerine koyarsak: $F_g = 2 \text{ kg} \cdot 10 \text{ m/s}^2 = 20 \text{ N}$
- Yani cismin ağırlığı $20 \text{ N}$'dur ve aşağı yönlüdür.
- 4. Adım: Newton'ın İkinci Yasasını Uygulayalım
- Newton'ın İkinci Yasası der ki: Bir cisme etki eden net kuvvet, cismin kütlesi ile ivmesinin çarpımına eşittir ($\Sigma F = m \cdot a$).
- Cisim aşağı doğru ivmelendiği için, aşağı yönlü kuvvetler yukarı yönlü kuvvetlerden daha büyüktür. Bu durumda net kuvvet, ağırlık ile hava direncinin farkı olacaktır (aşağı yönü pozitif kabul edelim):
- $\Sigma F = F_g - F_{hava}$
- Bu net kuvvet, cismin kütlesi ve ivmesi çarpımına eşit olmalıdır: $F_g - F_{hava} = m \cdot a$
- 5. Adım: Hava Direnci Kuvvetini Hesaplayalım
- Şimdi bildiğimiz değerleri denkleme yerleştirelim ve $F_{hava}$'yı bulalım:
- $20 \text{ N} - F_{hava} = 2 \text{ kg} \cdot 8 \text{ m/s}^2$
- $20 \text{ N} - F_{hava} = 16 \text{ N}$
- Denklemi $F_{hava}$ için çözelim:
- $F_{hava} = 20 \text{ N} - 16 \text{ N}$
- $F_{hava} = 4 \text{ N}$
Buna göre, cisme etki eden hava direnci $4 \text{ N}$'dir.
Cevap B seçeneğidir.
