Düz bir yolda sabit 36 km/h hızla giden bir otomobil için aşağıdakilerden hangisi söylenebilir?
A) Motor kesinlikle çalışmıyordurBu soruyu çözmek için hareket ve kuvvet arasındaki temel ilişkiyi, yani Newton'un Hareket Yasalarını hatırlamamız gerekiyor. Özellikle Newton'un Birinci ve İkinci Yasası bu sorunun anahtarıdır.
Soru, düz bir yolda sabit 36 km/h hızla giden bir otomobilden bahsediyor. Buradaki anahtar kelime "sabit hız"dır. Sabit hız, hem süratinin değişmediği hem de yönünün değişmediği (düz yol olduğu için) anlamına gelir. Yani, otomobilin hızı ve yönü sabittir.
Fizikte, bir cismin hızı ve yönü sabitse (yani sabit hızla hareket ediyorsa), o cismin ivmesi sıfırdır ($a = 0$). Newton'un İkinci Hareket Yasası'na göre, bir cisme etki eden net kuvvet ($F_{net}$), cismin kütlesi ($m$) ile ivmesinin ($a$) çarpımına eşittir: $F_{net} = m \cdot a$.
Eğer ivme sıfırsa ($a = 0$), o zaman cisme etki eden net kuvvet de sıfır olmak zorundadır ($F_{net} = m \cdot 0 = 0$).
Şimdi seçenekleri tek tek inceleyelim:
A) Motor kesinlikle çalışmıyordur: Bu ifade yanlıştır. Bir otomobil düz yolda sabit hızla giderken, hava direnci ve yol sürtünmesi gibi dış kuvvetleri yenmek zorundadır. Bu kuvvetleri dengelemek ve hızı korumak için motorun çalışması ve ileri yönde bir itme kuvveti sağlaması gerekir. Eğer motor çalışmasaydı, sürtünme kuvvetleri nedeniyle otomobil yavaşlardı.
B) Sürtünme kuvveti yoktur: Bu ifade de yanlıştır. Gerçek dünyada hareket eden her cisim, özellikle bir otomobil, hava direnci ve tekerleklerin yol ile arasındaki sürtünme gibi kuvvetlere maruz kalır. Sürtünme kuvvetleri her zaman vardır.
C) Net kuvvet sıfırdır: Bu ifade doğrudur. Yukarıda açıkladığımız gibi, bir cisim sabit hızla hareket ediyorsa (ivmesi sıfırsa), o cisme etki eden net kuvvet sıfır olmak zorundadır. Bu, motorun ileri itme kuvveti ile sürtünme ve hava direnci gibi geri yöndeki kuvvetlerin birbirini dengelediği anlamına gelir.
D) Hızı artmaktadır: Bu ifade yanlıştır. Soru metninde açıkça "sabit 36 km/h hızla giden" denilmektedir. "Sabit hız" demek, hızın değişmediği, yani artmadığı veya azalmadığı anlamına gelir.
Bu analizler sonucunda, doğru seçeneğin C olduğu açıkça görülmektedir.
Cevap C seçeneğidir.
