Masanın üzerinde duran bir kaleme etki eden kuvvetlerle ilgili aşağıdakilerden hangisi yanlıştır?
A) Yer çekimi kuvveti aşağı yöndedir
B) Masanın tepki kuvveti yukarı yöndedir
C) Net kuvvet sıfırdır
D) Kalem hareket ettiğine göre net kuvvet sıfırdan farklıdır
Sevgili öğrenciler, bu soruda masanın üzerinde duran bir kaleme etki eden kuvvetleri ve bu kuvvetlerin etkileşimini anlamamız gerekiyor. Fizikte bir cismin hareket durumu ile üzerine etki eden net kuvvet arasında çok önemli bir ilişki vardır. Şimdi seçenekleri adım adım inceleyelim:
- A) Yer çekimi kuvveti aşağı yöndedir: Bu ifade kesinlikle doğrudur. Dünya üzerindeki her cisme, kütlesinden dolayı Dünya tarafından bir çekim kuvveti uygulanır. Bu kuvvete yer çekimi kuvveti denir ve yönü her zaman Dünya'nın merkezine, yani aşağı doğrudur. Kalem de bir kütleye sahip olduğu için yer çekimi kuvveti ona aşağı yönde etki eder.
- B) Masanın tepki kuvveti yukarı yöndedir: Bu ifade de doğrudur. Kalem masanın üzerine konulduğunda, yer çekimi kuvveti nedeniyle masaya bir etki (ağırlık) uygular. Newton'ın üçüncü hareket yasasına göre, her etkiye karşı eşit büyüklükte ve zıt yönde bir tepki vardır. Bu durumda masa da kaleme yukarı yönde bir kuvvet uygular. Bu kuvvete "normal kuvvet" veya "tepki kuvveti" denir.
- C) Net kuvvet sıfırdır: Bu ifade doğrudur. Soruda kalem "masanın üzerinde duran" olarak belirtilmiştir. Durmakta olan bir cismin hızı sıfırdır ve hızında herhangi bir değişiklik (yani ivme) yoktur. Newton'ın birinci hareket yasasına göre, bir cisim üzerine etki eden net kuvvet sıfır ise, cisim duruyorsa durmaya devam eder, hareket ediyorsa sabit hızla hareketine devam eder. Kalem durduğu için, üzerine etki eden yer çekimi kuvveti ile masanın tepki kuvveti birbirini dengelemekte ve bu yüzden net kuvvet $F_{net} = 0$ olmaktadır.
- D) Kalem hareket ettiğine göre net kuvvet sıfırdan farklıdır: Bu ifade yanlıştır. Çünkü sorunun başında kalem "masanın üzerinde duran" olarak belirtilmiştir. Yani kalem hareket etmemektedir. Eğer bir cisim hareket ediyor ve hızlanıyor veya yavaşlıyor olsaydı (yani ivmeli hareket yapsaydı), o zaman üzerine etki eden net kuvvet sıfırdan farklı olurdu ($F_{net} \neq 0$). Ancak kalem durduğu için, bu seçenekteki "kalem hareket ettiğine göre" varsayımı yanlıştır ve dolayısıyla bu seçenekteki çıkarım da (net kuvvetin sıfırdan farklı olduğu) sorunun başlangıç koşullarına göre yanlıştır.
Bu durumda, sorunun içeriğiyle çelişen ve yanlış olan ifade D seçeneğidir.
Cevap D seçeneğidir.
