Masa üzerinde duran 2 kg kütleli bir fizik kitabına etki eden kuvvetlerle ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
A) Kitaba etki eden net kuvvet sıfırdır
B) Kitaba yalnızca yerçekimi kuvveti etki eder
C) Kitaba yalnızca masa tarafından uygulanan normal kuvvet etki eder
D) Kitabın ağırlığı ile normal kuvvet aynı yöndedir
Masa üzerinde duran bir fizik kitabına etki eden kuvvetleri ve kitabın hareket durumunu dikkatlice inceleyelim. Bu tür sorular, Newton'un hareket yasalarını anlamak için harika bir başlangıç noktasıdır.
- Kitaba Etki Eden Kuvvetler:
- Öncelikle, kütlesi olan her cisme Dünya tarafından bir çekim kuvveti uygulanır. Bu kuvvete ağırlık veya yerçekimi kuvveti ($F_g$) denir ve her zaman yerin merkezine doğru, yani aşağı yönde etki eder.
- Kitap masa üzerinde durduğu için, masa da kitaba bir kuvvet uygular. Bu kuvvete normal kuvvet ($N$) denir ve her zaman yüzeye dik (normal) ve dışa doğru, yani yukarı yönde etki eder. Masa, kitabın aşağı düşmesini engellediği için bu kuvveti uygular.
- Kitabın Hareket Durumu:
- Soru metninde kitap "masa üzerinde duran" olarak belirtilmiştir. Bu ifade, kitabın durgun olduğu, yani hareket etmediği anlamına gelir.
- Durgun bir cismin hızı sıfırdır ve bu hız zamanla değişmediği için ivmesi ($a$) de sıfırdır.
- Newton'un İkinci Hareket Yasası:
- Newton'un İkinci Hareket Yasası'na göre, bir cisme etki eden net kuvvet ($F_{net}$), cismin kütlesi ($m$) ile ivmesinin ($a$) çarpımına eşittir: $F_{net} = ma$.
- Kitabın ivmesi sıfır ($a=0$) olduğuna göre, kitaba etki eden net kuvvet de sıfır olmalıdır ($F_{net} = m \times 0 = 0$).
- Bu durum, aşağı yöndeki yerçekimi kuvveti ($F_g$) ile yukarı yöndeki normal kuvvetin ($N$) birbirini dengelediği, yani büyüklüklerinin eşit ve yönlerinin zıt olduğu anlamına gelir.
- Seçeneklerin Değerlendirilmesi:
- A) Kitaba etki eden net kuvvet sıfırdır: Yukarıdaki analizimize göre, kitap durgun olduğu için ivmesi sıfırdır ve dolayısıyla net kuvvet de sıfırdır. Bu ifade doğrudur.
- B) Kitaba yalnızca yerçekimi kuvveti etki eder: Eğer yalnızca yerçekimi kuvveti etki etseydi, kitap masanın içinden aşağı doğru hızlanarak düşerdi. Masa, normal kuvvet uygulayarak bunu engeller. Bu ifade yanlıştır.
- C) Kitaba yalnızca masa tarafından uygulanan normal kuvvet etki eder: Eğer yalnızca normal kuvvet etki etseydi, kitap yukarı doğru hızlanarak havalanırdı. Yerçekimi kuvveti de aşağı doğru etki eder. Bu ifade yanlıştır.
- D) Kitabın ağırlığı ile normal kuvvet aynı yöndedir: Kitabın ağırlığı (yerçekimi kuvveti) aşağı yönde, normal kuvvet ise yukarı yöndedir. Bu kuvvetler zıt yönlüdür. Bu ifade yanlıştır.
Cevap A seçeneğidir.
