6. sınıf fen bilimleri 1. dönem 1. yazılı Test 2

Kütlesi 2 kg olan bir cisim 10 m/s sabit hızla hareket ederken sürtünme kuvvetinin büyüklüğü 4 N'dir. Cisim aynı yüzeyde 20 m/s sabit hızla hareket etseydi sürtünme kuvveti kaç N olurdu?

A) 2
B) 4
C) 8
D) 16

Merhaba sevgili öğrenciler!

Bu soruda, bir cismin farklı sabit hızlarda hareket ederken maruz kaldığı sürtünme kuvvetini inceleyeceğiz. Fizikteki temel prensipleri kullanarak bu soruyu adım adım çözelim.

• 1. Soruyu Anlayalım ve Verilenleri Belirleyelim:

  Elimizde kütlesi $m = 2$ kg olan bir cisim var. İlk durumda, bu cisim $v_1 = 10$ m/s sabit hızla hareket ederken sürtünme kuvveti $F_{s1} = 4$ N olarak verilmiş. Soru bizden, cisim aynı yüzeyde $v_2 = 20$ m/s sabit hızla hareket etseydi sürtünme kuvvetinin kaç N olacağını bulmamızı istiyor.

• 2. Sabit Hız Kavramını Hatırlayalım:

  Bir cisim sabit hızla hareket ediyorsa, bu, üzerine etki eden net kuvvetin sıfır olduğu anlamına gelir (Newton'un Birinci Hareket Yasası). Yani, cismi hareket ettiren bir kuvvet varsa, bu kuvvetin büyüklüğü sürtünme kuvvetinin büyüklüğüne eşittir ve zıt yöndedir.

• 3. Sürtünme Kuvvetinin Formülünü İnceleyelim:

  Kinetik sürtünme kuvveti (hareket halindeki cisimlere etki eden sürtünme), genellikle şu formülle ifade edilir:

  $F_s = \mu_k \cdot N$

  Burada:

  • $F_s$: Sürtünme kuvveti
  • $\mu_k$: Kinetik sürtünme katsayısı (yüzeylerin pürüzlülüğüne bağlı bir sabittir)
  • $N$: Normal kuvvet (yüzeyin cisme uyguladığı dik kuvvettir)
• 4. Normal Kuvveti Belirleyelim:

  Yatay bir yüzeyde hareket eden bir cisim için normal kuvvet ($N$), cismin ağırlığına eşittir. Ağırlık ise kütle ($m$) ile yer çekimi ivmesinin ($g$) çarpımıdır:

  $N = mg$

  Bu durumda, sürtünme kuvveti formülü şöyle olur:

  $F_s = \mu_k \cdot mg$

• 5. Sürtünme Kuvvetinin Neye Bağlı Olduğunu Değerlendirelim:

  Sürtünme kuvveti formülüne ($F_s = \mu_k \cdot mg$) dikkatlice bakalım:

  • $\mu_k$: Sürtünme katsayısı, yüzeyin cinsine bağlıdır ve cisim aynı yüzeyde hareket ettiği sürece değişmez.
  • $m$: Cismin kütlesi, soruda değişmediği belirtilmiştir ($2$ kg).
  • $g$: Yer çekimi ivmesi, sabit bir değerdir.

  Gördüğümüz gibi, sürtünme kuvveti formülünde cismin hızı ($v$) diye bir terim bulunmamaktadır! Bu, kinetik sürtünme kuvvetinin (belli sınırlar içinde) cismin hızına bağlı olmadığı anlamına gelir.

• 6. Sonuca Ulaşalım:

  Cisim ilk durumda $10$ m/s hızla hareket ederken sürtünme kuvveti $4$ N idi. Cisim aynı kütleyle ve aynı yüzeyde $20$ m/s hızla hareket etse bile, sürtünme kuvvetini etkileyen faktörler ($\mu_k$, $m$, $g$) değişmediği için sürtünme kuvvetinin büyüklüğü de değişmeyecektir.

  Bu nedenle, yeni durumda da sürtünme kuvveti $4$ N olacaktır.

Cevap B seçeneğidir.