Kütlesi 0,5 kg olan bir top, 20 m/s hızla yatay olarak atılıyor ve sürtünmesiz ortamda hareket ediyor. Topun yatay ivmesi için ne söylenebilir?
A) 2 m/s²
B) 5 m/s²
C) 10 m/s²
D) 0 m/s²
Merhaba sevgili öğrenciler!
Bu soruda, sürtünmesiz bir ortamda yatay olarak atılan bir topun yatay ivmesini inceleyeceğiz. Fizikteki temel prensipleri kullanarak bu soruyu adım adım çözelim.
- 1. Soruyu Anlayalım: Bize kütlesi $0,5 \text{ kg}$ olan bir topun $20 \text{ m/s}$ hızla yatay olarak atıldığı ve sürtünmesiz bir ortamda hareket ettiği bilgisi veriliyor. Topun yatay ivmesi soruluyor.
- 2. Anahtar Kavram: "Sürtünmesiz Ortam": Bu ifade, topun hareketine karşı koyan veya hareketini hızlandıran hiçbir yatay kuvvetin olmadığı anlamına gelir. Hava sürtünmesi gibi dış etkenler yok sayılır.
- 3. Topa Etki Eden Kuvvetleri Düşünelim:
- Topa etki eden tek kuvvet yer çekimi kuvvetidir (ağırlık). Ancak yer çekimi kuvveti dikey yönde (aşağı doğru) etki eder. Bu kuvvet, topun dikey hareketini (yere düşmesini) etkiler, yatay hareketini değil.
- Yatay yönde topa etki eden başka bir kuvvet var mı? Hayır, çünkü ortam sürtünmesiz ve topa itme veya çekme gibi başka bir yatay kuvvet uygulanmıyor.
- 4. Newton'un Hareket Yasalarını Hatırlayalım:
- Newton'un Birinci Yasası (Eylemsizlik Yasası): Bir cisme etki eden net kuvvet sıfır ise, cisim duruyorsa durmaya devam eder, hareket ediyorsa sabit hızla hareketine devam eder.
- Newton'un İkinci Yasası: Bir cisme etki eden net kuvvet, cismin kütlesi ile ivmesinin çarpımına eşittir ($F_{net} = m \cdot a$).
- 5. Yatay Yön İçin Uygulama:
- Yatay yönde topa etki eden net kuvvet sıfırdır ($F_{yatay} = 0$). Çünkü sürtünme yok ve başka yatay kuvvet uygulanmıyor.
- Newton'un İkinci Yasası'nı yatay yön için uygulayalım: $F_{yatay} = m \cdot a_{yatay}$.
- $0 = m \cdot a_{yatay}$.
- Kütle ($m$) sıfır olamayacağına göre, bu denklemin sağlanabilmesi için yatay ivme ($a_{yatay}$) sıfır olmalıdır.
- 6. Sonuç: Yatay yönde hiçbir kuvvet etki etmediği için, topun yatay hızı değişmeyecektir. Hız değişimi olmadığı için de yatay ivme sıfır olacaktır. Top, yatayda sabit hızla hareketine devam eder.
Cevap D seçeneğidir.
