Bir cisim üzerine etki eden net kuvvet sıfırdan farklı ise bu kuvvet için aşağıdakilerden hangisi kesinlikle doğrudur?
A) Cismin kütlesi artar
B) Cismin sürati değişmez
C) Cismin hareket durumu değişir
D) Cismin ağırlığı sıfır olur
Sevgili öğrenciler, bu soru, fiziğin temel yasalarından biri olan Newton'un İkinci Hareket Yasası ile ilgilidir. Bu yasayı iyi anladığımızda, sorunun cevabını kolayca bulabiliriz.
-
Newton'un İkinci Hareket Yasası: Bir cisim üzerine etki eden net kuvvet (toplam kuvvet) sıfırdan farklı ise, cisim ivmeli hareket yapar. Bu durumu matematiksel olarak $F_{net} = m \cdot a$ şeklinde ifade ederiz. Burada $F_{net}$ net kuvveti, $m$ cismin kütlesini ve $a$ ise cismin ivmesini temsil eder.
-
Eğer soruda belirtildiği gibi net kuvvet sıfırdan farklı ise ($F_{net} \neq 0$), ve cismin kütlesi ($m$) de her zaman pozitif bir değer olduğu için, bu durumda cismin ivmesi ($a$) kesinlikle sıfırdan farklı olmak zorundadır ($a \neq 0$).
-
İvme ne anlama gelir? İvme, bir cismin hızındaki değişim oranıdır. Hız ise hem sürati (büyüklüğü) hem de hareket yönünü içeren vektörel bir niceliktir. Dolayısıyla, bir cismin ivmesi sıfırdan farklıysa, bu cismin hızı değişiyor demektir. Hızdaki değişim; cismin süratinin artması, süratinin azalması veya hareket yönünün değişmesi (sürati sabit kalsa bile, örneğin dairesel hareket) ya da hem süratinin hem de hareket yönünün değişmesi şeklinde olabilir.
-
Şimdi seçenekleri tek tek inceleyelim:
-
A) Cismin kütlesi artar: Klasik fizikte, bir cisme etki eden net kuvvetin sıfırdan farklı olması, cismin kütlesinin değiştiği anlamına gelmez. Kütle, cismin madde miktarını ifade eder ve genellikle sabit kabul edilir. Bu nedenle A seçeneği kesinlikle doğru değildir.
-
B) Cismin sürati değişmez: Eğer net kuvvet sıfırdan farklı ise, cismin ivmesi de sıfırdan farklıdır. İvme varsa, hız değişir. Hızın değişmesi, süratin değişmesi veya yönün değişmesi ya da her ikisinin birden değişmesi anlamına gelir. Örneğin, bir cisim sabit süratle dairesel hareket yaparken üzerine etki eden net bir merkezcil kuvvet vardır ($F_{net} \neq 0$), ancak sürati değişmez, sadece yönü değişir. Ancak, cisim düz bir yolda hızlanıyorsa sürati değişir. Soru bize "kesinlikle" doğru olanı sorduğu için, süratin değişmeme durumu her zaman geçerli değildir. Bu nedenle B seçeneği kesinlikle doğru değildir.
-
C) Cismin hareket durumu değişir: Hareket durumu, cismin hızını (sürat ve yön) ifade eder. Yukarıda açıkladığımız gibi, net kuvvet sıfırdan farklı ise ivme sıfırdan farklıdır ($a \neq 0$). İvme sıfırdan farklı olduğunda, cismin hızı (yani hareket durumu) kesinlikle değişir. Bu değişim sürat artışı, sürat azalışı veya yön değişimi şeklinde olabilir. Bu ifade, tüm olası durumları kapsar ve Newton'un İkinci Yasası'nın doğrudan bir sonucudur. Bu nedenle C seçeneği kesinlikle doğrudur.
-
D) Cismin ağırlığı sıfır olur: Ağırlık, bir cisme etki eden yer çekimi kuvvetidir ($W = m \cdot g$). Bir cisme etki eden net kuvvetin sıfırdan farklı olması, cismin ağırlığının sıfır olacağı anlamına gelmez. Örneğin, Dünya üzerinde hızlanan bir arabanın ağırlığı sıfır değildir. Ağırlık, ancak yer çekimi olmayan bir ortamda (uzay boşluğu gibi) veya kütlesi sıfır olan bir cisim için sıfır olabilir. Bu nedenle D seçeneği kesinlikle doğru değildir.
Cevap C seçeneğidir.
