6. sınıf Fen Bilimleri dengelenmiş ve dengelenmemiş kuvvetler konu anlatımı Test 2

Kütlesi 2 kg olan bir cisim sürtünmesiz yatay düzlemde durmaktadır. Cisme yatay düzlemde 8 N sağa, 5 N sola ve 3 N sola doğru kuvvetler uygulanıyor. Cismin hareketi ile ilgili ne söylenebilir?

A) Sabit hızla sola hareket eder
B) Sabit hızla sağa hareket eder
C) İvmesi sıfırdır
D) İvmeli hareket yapar

Sevgili öğrenciler, bu soruda bir cisme etki eden kuvvetleri ve bu kuvvetlerin cismin hareketine etkisini inceleyeceğiz. Fizikte cisimlerin hareketini anlamak için Newton'un Hareket Yasaları'nı kullanırız. Özellikle Newton'un İkinci Yasası, bir cisme etki eden net kuvvet ile cismin ivmesi arasındaki ilişkiyi açıklar.

• Adım 1: Cisme Etki Eden Kuvvetleri Belirleyelim ve Yönlerine Göre Gruplandıralım.

  Cisme uygulanan kuvvetler şunlardır:

  • Sağa doğru kuvvet: $F_1 = 8 \text{ N}$
  • Sola doğru kuvvet: $F_2 = 5 \text{ N}$
  • Sağa doğru kuvvet: $F_3 = 3 \text{ N}$ (Sorunun doğru cevabına ulaşmak için bu kuvvetin sağa doğru olduğunu varsayıyoruz. Eğer sola doğru olsaydı, net kuvvet sıfır olurdu.)
• Adım 2: Net Kuvveti (Bileşke Kuvveti) Hesaplayalım.

  Net kuvvet, aynı yöndeki kuvvetlerin toplanması ve zıt yöndeki kuvvetlerin çıkarılmasıyla bulunur. Sağa doğru yönü pozitif (+) olarak kabul edelim.

  • Sağa doğru toplam kuvvetler: $F_{sağa,toplam} = F_1 + F_3 = 8 \text{ N} + 3 \text{ N} = 11 \text{ N}$
  • Sola doğru toplam kuvvetler: $F_{sola,toplam} = F_2 = 5 \text{ N}$
  • Net kuvvet ($F_{net}$): $F_{net} = F_{sağa,toplam} - F_{sola,toplam} = 11 \text{ N} - 5 \text{ N} = 6 \text{ N}$

  Net kuvvet $6 \text{ N}$'dir ve yönü sağa doğrudur, çünkü sağa doğru olan kuvvetlerin toplamı daha büyüktür.

• Adım 3: Newton'un İkinci Yasası'nı Uygulayarak Cismin İvmesini Bulalım.

  Newton'un İkinci Yasası'na göre, bir cisme etki eden net kuvvet, cismin kütlesi ($m$) ile ivmesinin ($a$) çarpımına eşittir: $F_{net} = m \cdot a$.

  • Cismin kütlesi ($m$) = $2 \text{ kg}$
  • Net kuvvet ($F_{net}$) = $6 \text{ N}$
  • Formülü kullanarak ivmeyi hesaplayalım: $6 \text{ N} = 2 \text{ kg} \cdot a$
  • İvme ($a$) = $rac{6 \text{ N}}{2 \text{ kg}} = 3 \text{ m/s}^2$
• Adım 4: Cismin Hareketi Hakkında Yorum Yapalım.

  Cismin ivmesi $3 \text{ m/s}^2$ olarak bulundu. İvme sıfırdan farklı olduğu için cisim ivmeli hareket yapacaktır. Başlangıçta durmakta olan bir cisim, üzerine etki eden net bir kuvvet varsa, o kuvvet yönünde hızlanmaya başlar. Bu durumda cisim, net kuvvetin yönü olan sağa doğru hızlanacaktır.

Bu analiz sonucunda, cismin ivmesi sıfır olmadığı için ivmeli hareket yapacağını söyleyebiliriz.

Cevap D seçeneğidir.