Kuvvet nedir Test 1

Kütlesi 0,5 kg olan bir cisim 20 m/s hızla düşey yukarı doğru fırlatılıyor. Cisme etki eden hava direnci 2 N olduğuna göre, cisim en yüksek noktaya çıkarken ivmesi kaç m/s²'dir? (g = 10 m/s²)

A) 10
B) 12
C) 14
D) 16

Sevgili öğrenciler, bu soruyu adım adım çözerek fizik prensiplerini daha iyi anlayalım. Bir cisim düşey yukarı fırlatıldığında üzerine etki eden kuvvetleri ve bu kuvvetlerin hareket yönüne etkisini dikkatlice incelememiz gerekiyor.

• 1. Adım: Cisme Etki Eden Kuvvetleri Belirleyelim

  Cisim düşey yukarı doğru hareket ederken üzerine iki temel kuvvet etki eder:

  • Yerçekimi Kuvveti ($F_g$): Cismin kütlesinden dolayı her zaman yerin merkezine, yani aşağı yönde etki eden kuvvettir.
  • Hava Direnci Kuvveti ($F_d$): Cismin hareketine zıt yönde etki eden kuvvettir. Cisim yukarı doğru hareket ettiği için hava direnci de aşağı yönde etki edecektir.
• 2. Adım: Yerçekimi Kuvvetini Hesaplayalım

  Yerçekimi kuvveti, cismin kütlesi ($m$) ile yerçekimi ivmesinin ($g$) çarpımıyla bulunur. Formülümüz $F_g = m \cdot g$'dir.

  • Verilenler: $m = 0,5$ kg, $g = 10$ m/s²
  • Hesaplama: $F_g = 0,5 \text{ kg} \cdot 10 \text{ m/s}^2 = 5$ N

  Yani, cismin üzerine etki eden yerçekimi kuvveti $5$ N'dur ve yönü aşağı doğrudur.

• 3. Adım: Net Kuvveti ($F_{net}$) Bulalım

  Cisim yukarı doğru hareket ederken, hem yerçekimi kuvveti ($F_g$) hem de hava direnci kuvveti ($F_d$) aşağı yönde etki etmektedir. Bu durumda, cisim üzerine etki eden net kuvvet, bu iki kuvvetin toplamı olacaktır çünkü aynı yöndeler.

  • Yerçekimi kuvveti ($F_g$) = $5$ N (aşağı yönlü)
  • Hava direnci kuvveti ($F_d$) = $2$ N (aşağı yönlü, soruda verilmiş)
  • Net kuvvet ($F_{net}$) = $F_g + F_d = 5 \text{ N} + 2 \text{ N} = 7$ N

  Cisim üzerine etki eden net kuvvet $7$ N'dur ve yönü aşağı doğrudur.

• 4. Adım: Cismin İvmesini Hesaplayalım

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

  • Net kuvvet ($F_{net}$) = $7$ N
  • Kütle ($m$) = $0,5$ kg
  • İvme ($a$) = $\frac{7 \text{ N}}{0,5 \text{ kg}} = 14 \text{ m/s}^2$

  Cisim en yüksek noktaya çıkarken (veya yukarı doğru hareket ederken) ivmesi $14$ m/s²'dir. Bu ivmenin yönü, net kuvvetin yönüyle aynı, yani aşağı doğrudur.

Bu durumda, cismin en yüksek noktaya çıkarken ivmesi $14$ m/s²'dir.

Cevap C seçeneğidir.