Kuvvet duran bir cismi nasıl etkiler Test 2

Şekildeki sistemde 5 kg kütleli bir cisim yatay düzlemde durmaktadır. Cisme 15 N'luk yatay bir kuvvet uygulandığında cisim harekete geçemiyor.
Bu durumla ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

A) Cisme etki eden sürtünme kuvveti 15 N'dan küçüktür
B) Cisme etki eden sürtünme kuvveti 15 N'dan büyüktür
C) Cisme etki eden sürtünme kuvveti 15 N'dur
D) Sürtünme kuvveti oluşmamıştır

Sevgili öğrenciler, bu soruyu çözmek için öncelikle sürtünme kuvveti ve hareket yasaları arasındaki ilişkiyi anlamamız gerekiyor. Adım adım ilerleyelim:

• Cismin Durumu: Soruda belirtildiği gibi, 5 kg kütleli cisme 15 N'luk yatay bir kuvvet uygulandığında cisim harekete geçemiyor. Bu bilgi, cismin dengede olduğunu, yani ivmesinin sıfır olduğunu gösterir.
• Newton'un Birinci Yasası (Eylemsizlik Yasası): Bir cisim üzerine etki eden net kuvvet sıfır ise, cisim duruyorsa durmaya devam eder, hareket ediyorsa sabit hızla hareketine devam eder. Bizim durumumuzda cisim duruyor ve durmaya devam ediyor. Bu, cisme etki eden net kuvvetin sıfır olması gerektiği anlamına gelir.
• Kuvvetlerin Analizi: Cisme yatay doğrultuda iki kuvvet etki eder: Uygulanan kuvvet ($F_{uygulanan}$) ve sürtünme kuvveti ($F_s$). Uygulanan kuvvet 15 N'dur ve sürtünme kuvveti her zaman hareketi engellemeye çalıştığı için uygulanan kuvvete zıt yöndedir.
• Net Kuvvet ve Sürtünme Kuvveti: Cisim hareket etmediği için net kuvvet sıfırdır. Yani, uygulanan kuvvet ile sürtünme kuvveti birbirini dengelemelidir.
  $F_{net} = F_{uygulanan} - F_s = 0$
  Bu durumda, $F_{uygulanan} = F_s$ olmalıdır.
• Sürtünme Kuvvetinin Değeri: Uygulanan kuvvet 15 N olduğuna göre, cisme etki eden sürtünme kuvveti de 15 N olmalıdır. Bu, cismin harekete geçmesini engelleyen statik sürtünme kuvvetidir.
• Seçeneklerin Değerlendirilmesi:
• A) Cisme etki eden sürtünme kuvveti 15 N'dan küçüktür: Bu ifade yanlıştır. Eğer sürtünme kuvveti 15 N'dan küçük olsaydı, uygulanan kuvvet daha büyük olacağı için cisim harekete geçerdi.
• B) Cisme etki eden sürtünme kuvveti 15 N'dan büyüktür: Bu ifade de yanlıştır. Statik sürtünme kuvveti, cismi hareket ettirmeye çalışan kuvvete eşit ve zıt yönde etki eder. Uygulanan kuvvetten daha büyük bir sürtünme kuvveti oluşamaz, çünkü sürtünme kuvveti sadece hareketi engellemek için gerektiği kadar artar. Maksimum statik sürtünme kuvveti 15 N'dan büyük olabilir, ancak o an cisme etki eden sürtünme kuvveti 15 N'dur.
• C) Cisme etki eden sürtünme kuvveti 15 N'dur: Bu ifade doğrudur. Cisim hareket etmediği için, uygulanan kuvveti dengeleyen sürtünme kuvveti tam olarak 15 N olmalıdır.
• D) Sürtünme kuvveti oluşmamıştır: Bu ifade yanlıştır. Eğer sürtünme kuvveti oluşmasaydı, 15 N'luk kuvvet cismi kesinlikle hareket ettirirdi.

Cevap C seçeneğidir.