Yatay düzlemde durmakta olan bir kitaba etki eden kuvvetlerle ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
A) Yerçekimi kuvveti tek başınadır
B) Net kuvvet sıfır değildir
C) Masanın uyguladığı tepki kuvveti vardır
D) Sürtünme kuvveti hareket yönündedir
Bu soruda, yatay bir düzlemde durmakta olan bir kitaba etki eden kuvvetleri anlamamız isteniyor. Bir cismin "durmakta olması" fiziksel olarak çok önemli bir ipucudur. Bu durumu adım adım inceleyelim:
- Bir cisim duruyorsa ne anlama gelir? Bir cisim duruyorsa, yani hızı sıfırsa ve hızında bir değişiklik olmuyorsa (hızlanmıyor veya yavaşlamıyorsa), o cisme etki eden net kuvvet sıfır demektir. Bu, Newton'un Birinci Hareket Yasası'nın temel prensibidir.
- Kitaba etki eden kuvvetler nelerdir? Yatay bir masa üzerinde duran bir kitaba her zaman aşağı yönde bir yerçekimi kuvveti (ağırlık) etki eder. Bu kuvvet, Dünya'nın kitabı kendine doğru çekmesinden kaynaklanır. Eğer sadece yerçekimi kuvveti olsaydı, kitap masanın içinden geçerek aşağı düşerdi. Ancak kitap masanın üzerinde duruyor. Bu da demektir ki, yerçekimi kuvvetini dengeleyen başka bir kuvvet olmalı.
- Şimdi seçenekleri inceleyelim:
- A) Yerçekimi kuvveti tek başınadır: Yukarıda açıkladığımız gibi, eğer yerçekimi kuvveti tek başına olsaydı kitap düşerdi. Kitap durduğuna göre, yerçekimi kuvvetini dengeleyen başka bir kuvvet olmalıdır. Bu nedenle bu ifade yanlıştır.
- B) Net kuvvet sıfır değildir: Kitap "durmakta" olduğu için, hızında bir değişiklik yoktur. Bu durumda, Newton'un İkinci Yasası'na göre ($F_{net} = ma$), ivme ($a$) sıfır olduğundan, cisme etki eden net kuvvet ($F_{net}$) sıfır olmalıdır. Bu nedenle bu ifade de yanlıştır.
- C) Masanın uyguladığı tepki kuvveti vardır: Kitap, ağırlığı nedeniyle masaya aşağı yönde bir kuvvet uygular. Newton'un Üçüncü Yasası'na göre (etki-tepki yasası), masa da kitaba eşit büyüklükte ve zıt yönde, yani yukarı doğru bir kuvvet uygular. Bu kuvvete normal kuvvet veya tepki kuvveti denir. Bu tepki kuvveti, yerçekimi kuvvetini dengeleyerek kitabın masanın üzerinde durmasını sağlar. Bu ifade doğrudur.
- D) Sürtünme kuvveti hareket yönündedir: Sürtünme kuvveti, cismin hareket etme eğilimine veya hareketine daima zıt yönde etki eder. Kitap durmakta olduğu için herhangi bir hareket eğilimi yoktur ve dolayısıyla yatay yönde bir sürtünme kuvveti de yoktur (veya sıfırdır). Eğer bir hareket eğilimi olsaydı bile, sürtünme kuvveti bu eğilime zıt yönde olurdu, hareket yönünde değil. Bu nedenle bu ifade yanlıştır.
Bu analizler sonucunda, doğru cevabın C seçeneği olduğu açıkça görülmektedir.
Cevap C seçeneğidir.
