Bir araba düz bir yolda 60 km/s sabit süratle giderken, motor 2000 N'luk bir kuvvet uygulamaktadır. Bu durumla ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
A) Arabanın ivmesi artmaktadır
B) Sürtünme kuvveti 2000 N'dan azdır
C) Sürtünme kuvveti 2000 N'dan fazladır
D) Sürtünme kuvveti 2000 N'dur
Sevgili öğrenciler, bu soruyu çözmek için hareket ve kuvvet arasındaki ilişkiyi, özellikle de Newton'un hareket yasalarını hatırlamamız gerekiyor. Adım adım ilerleyelim:
- Verilen Bilgileri Anlayalım:
- Araba düz bir yolda hareket ediyor.
- Sürati sabit: $60 \text{ km/s}$. Bu bilgi çok önemli!
- Motorun uyguladığı kuvvet: $2000 \text{ N}$. Bu, arabayı ileri doğru iten kuvvettir.
- Sabit Sürat Ne Anlama Gelir?
- Bir cisim sabit süratle (ve düz bir yolda, yani sabit hızla) hareket ediyorsa, o cismin ivmesi sıfırdır. İvme, hızdaki değişimi ifade eder. Hız değişmiyorsa, ivme yoktur.
- Newton'un İkinci Yasasını Hatırlayalım:
- Newton'un İkinci Yasası der ki: Bir cisme etki eden net kuvvet, cismin kütlesi ile ivmesinin çarpımına eşittir ($F_{net} = m \cdot a$).
- Bizim durumumuzda ivme ($a$) sıfır olduğuna göre, cisme etki eden net kuvvet de sıfır olmalıdır ($F_{net} = m \cdot 0 = 0$).
- Kuvvetleri Dengeleyelim:
- Araba ileri doğru motor kuvveti ($F_{motor} = 2000 \text{ N}$) ile itiliyor.
- Arabayı geriye doğru çeken bir kuvvet vardır: sürtünme kuvveti ($F_{sürtünme}$). Bu kuvvet, havanın direnci ve yol ile tekerlekler arasındaki sürtünmeden kaynaklanır.
- Net kuvvetin sıfır olması için, ileri yöndeki kuvvetlerin, geri yöndeki kuvvetlere eşit olması gerekir. Yani, motor kuvveti ile sürtünme kuvveti birbirini dengelemelidir.
- $F_{net} = F_{motor} - F_{sürtünme} = 0$
- Bu durumda $F_{motor} = F_{sürtünme}$ olmalıdır.
- Sürtünme Kuvvetini Bulalım:
- Motor kuvveti $2000 \text{ N}$ olduğuna göre, sürtünme kuvveti de $2000 \text{ N}$ olmalıdır.
- Seçenekleri Değerlendirelim:
- A) Arabanın ivmesi artmaktadır: Hayır, sürat sabit olduğu için ivme sıfırdır.
- B) Sürtünme kuvveti $2000 \text{ N}$'dan azdır: Hayır, o zaman net kuvvet ileri yönde olur ve araba hızlanırdı.
- C) Sürtünme kuvveti $2000 \text{ N}$'dan fazladır: Hayır, o zaman net kuvvet geri yönde olur ve araba yavaşlardı.
- D) Sürtünme kuvveti $2000 \text{ N}$'dur: Evet, bu durumda ileri ve geri kuvvetler dengelenir, net kuvvet sıfır olur ve araba sabit süratle hareketine devam eder.
Cevap D seçeneğidir.
