Sabit hızla düşen bir paraşütçü için aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?
A) Hava direnci yerçekimi kuvvetinden küçüktürSevgili öğrenciler, bu soruyu çözmek için öncelikle "sabit hızla düşen" ifadesinin fiziksel anlamını çok iyi anlamamız gerekiyor.
Bir cismin sabit hızla hareket etmesi (veya düşmesi), o cismin hızının hem büyüklük hem de yön olarak değişmediği anlamına gelir. Fizikte hızın değişmemesi durumuna ivmenin sıfır olması denir. Yani, sabit hızla düşen bir paraşütçünün ivmesi $a = 0$ 'dır.
Şimdi Newton'un İkinci Hareket Yasası'nı hatırlayalım: Net Kuvvet ($F_{net}$) = Kütle ($m$) $\times$ İvme ($a$). Yani, $F_{net} = m \cdot a$.
Eğer paraşütçünün ivmesi $a = 0$ ise, bu durumda paraşütçüye etki eden net kuvvet de sıfır olmalıdır: $F_{net} = m \cdot 0 = 0$.
Bu temel bilgiyi kullanarak seçenekleri inceleyelim:
A) Hava direnci yerçekimi kuvvetinden küçüktür: Eğer hava direnci yerçekimi kuvvetinden küçük olsaydı, paraşütçüye aşağı yönde bir net kuvvet etki ederdi. Bu net kuvvet paraşütçünün aşağı yönde hızlanmasına (ivmelenmesine) neden olurdu. Bu durum, paraşütçünün sabit hızla düşmesiyle çelişir. Dolayısıyla A seçeneği yanlıştır.
B) İvmesi sıfırdan farklıdır: Yukarıda açıkladığımız gibi, sabit hızla düşen bir cismin ivmesi sıfırdır. Eğer ivmesi sıfırdan farklı olsaydı, hızı değişiyor olurdu. Dolayısıyla B seçeneği yanlıştır.
C) Net kuvvet sıfırdır: Sabit hızla hareket eden (yani ivmesi sıfır olan) bir cisme etki eden net kuvvet, Newton'un İkinci Yasası'na göre sıfır olmalıdır ($F_{net} = m \cdot a = m \cdot 0 = 0$). Bu ifade, paraşütçünün sabit hızla düşmesi durumuyla tamamen uyumludur. Bu durumda, aşağı yöndeki yerçekimi kuvveti ile yukarı yöndeki hava direnci kuvveti birbirini dengelemiş demektir. Dolayısıyla C seçeneği doğrudur.
D) Hızı artmaktadır: Eğer paraşütçünün hızı artıyor olsaydı, bu onun aşağı yönde hızlandığı (ivmelendiği) anlamına gelirdi. Bu da sabit hızla düşme durumuyla çelişir. Dolayısıyla D seçeneği yanlıştır.
Cevap C seçeneğidir.
