Bir cisim 20 m/s sabit hızla hareket ederken üzerine hareket yönünde 10 N'luk kuvvet uygulanıyor. Cismin kütlesi 5 kg olduğuna göre, 4 saniye sonra cismin hızı kaç m/s olur?
A) 24Sevgili öğrenciler, bu soruda bir cismin üzerine uygulanan kuvvetin, cismin hızını nasıl değiştirdiğini adım adım inceleyeceğiz. Fizikteki temel prensipleri kullanarak bu problemi kolayca çözebiliriz.
Öncelikle soruda bize hangi bilgilerin verildiğini ve bizden ne istendiğini netleştirelim:
Cismin başlangıç hızı (ilk hız): $v_0 = 20 \text{ m/s}$
Uygulanan kuvvet: $F = 10 \text{ N}$
Cismin kütlesi: $m = 5 \text{ kg}$
Kuvvetin uygulandığı süre: $t = 4 \text{ s}$
Bizden istenen: 4 saniye sonra cismin hızı ($v$)
Bir cisme kuvvet uygulandığında, cisim Newton'un İkinci Yasası'na göre ivmelenir. Bu yasa bize kuvvet, kütle ve ivme arasındaki ilişkiyi verir:
$F = m \cdot a$
Burada $F$ kuvveti, $m$ kütleyi ve $a$ ivmeyi temsil eder. Verilen değerleri yerine koyarak ivmeyi bulalım:
$10 \text{ N} = 5 \text{ kg} \cdot a$
İvmeyi yalnız bırakırsak:
$a = \frac{10 \text{ N}}{5 \text{ kg}}$
$a = 2 \text{ m/s}^2$
Bu, cismin her saniye hızının $2 \text{ m/s}$ artacağı anlamına gelir.
Cismin başlangıç hızı ve ivmesi bilindiğine göre, belirli bir süre sonraki hızını kinematik denklemlerinden biriyle bulabiliriz. Kullanacağımız denklem şudur:
$v = v_0 + a \cdot t$
Burada $v$ son hızı, $v_0$ ilk hızı, $a$ ivmeyi ve $t$ zamanı temsil eder. Şimdi bulduğumuz ve verilen değerleri bu denklemde yerine koyalım:
$v = 20 \text{ m/s} + (2 \text{ m/s}^2 \cdot 4 \text{ s})$
Önce çarpma işlemini yapalım:
$v = 20 \text{ m/s} + 8 \text{ m/s}$
Şimdi toplama işlemini yapalım:
$v = 28 \text{ m/s}$
Yani, 4 saniye sonra cismin hızı $28 \text{ m/s}$ olacaktır.
Cevap B seçeneğidir.
