Bir araba düz bir yolda 20 m/s sabit hızla giderken, sürücü frene basıyor ve araba düzgün yavaşlıyor. Bu durumla ilgili aşağıdakilerden hangisi yanlıştır?
A) Araba fren yapmadan önce dengelenmiş kuvvetler etkisindedirMerhaba sevgili öğrenciler! Bu soruda, bir arabanın hareket durumları ve bu durumlarla ilişkili fiziksel kavramlar hakkında bilgi sahibi olmamız gerekiyor. Adım adım her seçeneği inceleyelim ve hangisinin yanlış olduğunu bulalım.
Soruda arabanın fren yapmadan önce $20 \text{ m/s}$ sabit hızla gittiği belirtiliyor. Fizikte, bir cisim sabit hızla (yani hızı ve yönü değişmeden) hareket ediyorsa veya duruyorsa, o cisim üzerindeki net kuvvet sıfırdır. Bu duruma "dengelenmiş kuvvetler etkisi altında olmak" denir. Newton'un Birinci Yasası'na göre, bir cisim üzerine etki eden net kuvvet sıfır ise, cisim ya durur ya da sabit hızla hareketine devam eder. Dolayısıyla, bu ifade doğrudur.
Sürücü frene bastığında araba düzgün yavaşlıyor. Yavaşlama, hızın değişmesi (azalması) demektir. Hızın değişmesi ise ivme (negatif ivme, yani yavaşlama) olduğu anlamına gelir. Newton'un İkinci Yasası'na göre, bir cisim ivmeleniyorsa (hızı değişiyorsa), o cisim üzerinde sıfırdan farklı bir net kuvvet, yani dengelenmemiş bir kuvvet vardır. Fren kuvveti, arabanın hareket yönünün tersine etki ederek bu dengelenmemiş kuvveti oluşturur. Dolayısıyla, bu ifade doğrudur.
Yukarıdaki B seçeneğinde de açıkladığımız gibi, araba fren yaptığında yavaşlar. Yavaşlama, hızın zamanla azalmasıdır ve bu durum bir ivmelenme (negatif ivme) göstergesidir. İvme sıfır olsaydı, arabanın hızı değişmezdi. Ancak araba yavaşladığı için ivmesi sıfırdan farklıdır (negatif bir değerdedir). Dolayısıyla, bu ifade doğrudur.
Kütle, bir cismin madde miktarının bir ölçüsüdür ve cismin eylemsizliğinin bir göstergesidir. Bir araba fren yaptığında, sadece hareket durumu (hızı) değişir. Arabanın fiziksel yapısı veya madde miktarı değişmez. Dolayısıyla, arabanın kütlesi fren sırasında değişmez, sabit kalır. Bu ifade yanlıştır.
Cevap D seçeneğidir.
