Sabit hızla düz bir yolda ilerleyen bir otomobil için aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
A) Otomobile etki eden net kuvvet sıfır değildir
B) Otomobilin motoru çalışmadığı için dengelenmiş kuvvetler etki etmektedir
C) Otomobile etki eden kuvvetler dengelenmiştir
D) Otomobil ivmelenmektedir
Sevgili öğrenciler, bu soru, hareket ve kuvvetler arasındaki temel ilişkiyi anlamamızı istiyor. Bir cismin hareket durumunu incelemek için Newton'un hareket yasalarını hatırlayalım. Özellikle, sabit hızla hareket eden bir cisim için ne anlama geldiğini iyi kavramamız gerekiyor.
- Öncelikle, sorudaki anahtar ifadeye dikkat edelim: "Sabit hızla düz bir yolda ilerleyen bir otomobil".
- "Sabit hız" demek, otomobilin hızının büyüklüğünün değişmediği anlamına gelir.
- "Düz bir yolda" demek ise, otomobilin hızının yönünün değişmediği anlamına gelir.
- Hem hızın büyüklüğü hem de yönü değişmiyorsa, bu durum sabit vektörel hız demektir.
- Fizikte, hızın değişimi ivme olarak tanımlanır. Eğer hız hem büyüklük hem de yön olarak sabitse, o zaman otomobilin ivmesi sıfırdır ($\vec{a} = 0$).
- Şimdi Newton'un İkinci Hareket Yasası'nı hatırlayalım: Bir cisme etki eden net kuvvet, cismin kütlesi ile ivmesinin çarpımına eşittir. Yani, $\vec{F}_{net} = m\vec{a}$.
- Eğer otomobilin ivmesi sıfırsa ($\vec{a} = 0$), o zaman otomobile etki eden net kuvvet de sıfır olmalıdır ($\vec{F}_{net} = 0$).
- Net kuvvetin sıfır olması, cisme etki eden tüm kuvvetlerin birbirini dengelediği anlamına gelir. Yani, kuvvetler dengelenmiştir.
- Şimdi seçenekleri inceleyelim:
- A) Otomobile etki eden net kuvvet sıfır değildir: Eğer net kuvvet sıfır olmasaydı, otomobil ivmelenir ve hızı değişirdi. Ancak soruda hızın sabit olduğu belirtiliyor. Bu nedenle A seçeneği yanlıştır.
- B) Otomobilin motoru çalışmadığı için dengelenmiş kuvvetler etki etmektedir: Sabit hızla hareket eden bir otomobilin motoru çalışmak zorundadır. Çünkü hava direnci ve sürtünme gibi hareketine karşı koyan kuvvetler vardır. Motor bu kuvvetleri dengelemek için itme kuvveti üretir. Eğer motor çalışmasaydı, otomobil yavaşlardı. Bu nedenle B seçeneği yanlıştır.
- C) Otomobile etki eden kuvvetler dengelenmiştir: Yukarıda açıkladığımız gibi, sabit hızla hareket eden bir cismin ivmesi sıfırdır ve bu da net kuvvetin sıfır olduğu, yani kuvvetlerin dengelenmiş olduğu anlamına gelir. Bu nedenle C seçeneği doğrudur.
- D) Otomobil ivmelenmektedir: İvmelenme, hızın değişmesi anlamına gelir. Ancak soruda hızın sabit olduğu belirtilmiştir. Bu nedenle D seçeneği yanlıştır.
Cevap C seçeneğidir.
