Havada serbest düşüş yapan bir paraşütçü, paraşütünü açtığında hızı azalır ve sabit bir hıza ulaşır.
Paraşütçünün hareket durumundaki bu değişiklik aşağıdaki kuvvetlerden hangisi sayesinde gerçekleşir?
A) Yer çekimi kuvveti
B) Hava direnci kuvveti
C) Paraşütün itme kuvveti
D) Paraşütçünün ağırlığı
Sevgili öğrenciler, bu soruda paraşütçünün hareketindeki değişimi ve bu değişime neden olan kuvveti anlamamız isteniyor. Gelin, durumu adım adım inceleyelim:
- Serbest Düşüş Durumu: Bir paraşütçü paraşütünü açmadan önce serbest düşüş halindedir. Bu durumda, üzerine etki eden temel kuvvet yer çekimi kuvvetidir (veya paraşütçünün ağırlığı). Yer çekimi kuvveti onu sürekli aşağı doğru çeker ve hızı giderek artar. Ancak, hava direnci de hıza bağlı olarak artmaya başlar.
- Paraşütün Açılması: Paraşüt açıldığında, paraşütçünün hava ile temas eden yüzey alanı aniden çok büyük oranda artar.
- Hava Direnci Kuvvetinin Artması: Hava direnci kuvveti, hareket eden cismin hızına, şekline ve yüzey alanına bağlıdır. Paraşüt açıldığında yüzey alanı çok büyük olduğu için, hava direnci kuvveti de aniden çok büyük bir değer alır. Bu kuvvet, paraşütçünün hareket yönünün (aşağı doğru) tersine, yani yukarı doğru etki eder.
- Hızın Azalması: Paraşüt açıldıktan hemen sonra, yukarı doğru etki eden hava direnci kuvveti, aşağı doğru etki eden yer çekimi kuvvetinden çok daha büyük hale gelir. Bu durum, paraşütçü üzerinde net bir yukarı yönlü kuvvet oluşturur ve paraşütçünün aşağı doğru olan hızının hızla azalmasına neden olur.
- Sabit Hıza Ulaşma (Limit Hız): Hız azaldıkça, hava direnci kuvveti de azalmaya başlar (çünkü hava direnci hıza bağlıdır). Bir süre sonra, yukarı doğru etki eden hava direnci kuvveti ile aşağı doğru etki eden yer çekimi kuvveti birbirine eşit hale gelir. Bu noktada, paraşütçü üzerindeki net kuvvet sıfır olur ve paraşütçü sabit bir hızla (limit hız) yere doğru inmeye devam eder.
- Seçenek A) Yer çekimi kuvveti: Bu kuvvet paraşütçünün hızını artırır, azaltmaz. Dolayısıyla doğru cevap olamaz.
- Seçenek B) Hava direnci kuvveti: Paraşüt açıldığında büyük ölçüde artarak paraşütçünün hızını azaltan ve sabit hıza ulaşmasını sağlayan temel kuvvettir. Bu, aradığımız cevaptır.
- Seçenek C) Paraşütün itme kuvveti: Paraşüt bir itme kuvveti uygulamaz, aksine hava ile etkileşerek bir direnç kuvveti oluşturur. Bu seçenek yanlıştır.
- Seçenek D) Paraşütçünün ağırlığı: Bu da yer çekimi kuvvetinin bir sonucudur ve hızı artırıcı yönde etki eder. Hızı azaltmaz.
Bu durumda, paraşütçünün hızının azalmasını ve sabit bir hıza ulaşmasını sağlayan kuvvet, hava direnci kuvvetidir.
Cevap B seçeneğidir.
