Durmakta olan bir araba, sürtünmesiz bir yolda düzgün hızlanarak hareket etmektedir.
Bu araba ile ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
A) Arabanın üzerine etki eden net kuvvet sıfırdır
B) Arabanın ivmesi sıfırdır
C) Arabanın üzerine etki eden kuvvetler dengelenmemiştir
D) Arabanın kinetik enerjisi sabittir
Sevgili öğrenciler, bu soruyu adım adım inceleyerek doğru cevabı bulalım. Fizik sorularında verilen her kelime çok önemlidir, bu yüzden dikkatlice okuyalım.
- Soruyu Anlayalım:
- "Durmakta olan bir araba": Bu, arabanın başlangıç hızının sıfır olduğu anlamına gelir.
- "Sürtünmesiz bir yolda": Bu, hareketini engelleyici bir sürtünme kuvveti olmadığını belirtir. Bu, hesaplamalarımızı basitleştirir ve sadece arabanın hareketine neden olan kuvvetlere odaklanmamızı sağlar.
- "Düzgün hızlanarak hareket etmektedir": Bu ifade sorunun anahtarıdır! "Hızlanma" kelimesi, arabanın hızının zamanla arttığı anlamına gelir. "Düzgün" kelimesi ise bu hızlanmanın sabit bir ivme ile gerçekleştiğini gösterir.
- Temel Fizik Prensiplerini Hatırlayalım:
- Newton'un İkinci Yasası: Bir cisim üzerine etki eden net kuvvet ($F_{net}$), cismin kütlesi ($m$) ile ivmesinin ($a$) çarpımına eşittir. Yani, $F_{net} = ma$.
- İvme: Bir cismin hızındaki değişimdir. Eğer bir cisim hızlanıyorsa veya yavaşlıyorsa, ivmesi sıfırdan farklıdır ($a \neq 0$). Eğer sabit hızla hareket ediyorsa veya duruyorsa, ivmesi sıfırdır ($a = 0$).
- Dengelenmiş Kuvvetler: Bir cisim üzerine etki eden net kuvvet sıfır ise, kuvvetler dengelenmiştir. Bu durumda cisim ya durur ya da sabit hızla hareket eder.
- Dengelenmemiş Kuvvetler: Bir cisim üzerine etki eden net kuvvet sıfırdan farklı ise, kuvvetler dengelenmemiştir. Bu durumda cisim ivmeli hareket yapar (hızlanır veya yavaşlar).
- Kinetik Enerji: Bir cismin hareketinden dolayı sahip olduğu enerjidir. Formülü $KE = \frac{1}{2}mv^2$'dir. Burada $m$ kütle, $v$ ise hızdır.
- Seçenekleri Değerlendirelim:
- A) Arabanın üzerine etki eden net kuvvet sıfırdır:
Araba "düzgün hızlanarak" hareket ettiğine göre, ivmesi sıfırdan farklıdır ($a \neq 0$). Newton'un İkinci Yasası'na göre ($F_{net} = ma$), eğer ivme sıfırdan farklıysa, net kuvvet de sıfırdan farklı olmalıdır ($F_{net} \neq 0$). Bu nedenle A seçeneği yanlıştır.
- B) Arabanın ivmesi sıfırdır:
Soruda arabanın "düzgün hızlanarak" hareket ettiği açıkça belirtilmiştir. Hızlanma demek, ivmenin sıfırdan farklı olması demektir. Bu nedenle B seçeneği yanlıştır.
- C) Arabanın üzerine etki eden kuvvetler dengelenmemiştir:
Yukarıda açıkladığımız gibi, araba hızlandığı için ivmesi sıfırdan farklıdır ($a \neq 0$). İvme sıfırdan farklı olduğunda, Newton'un İkinci Yasası'na göre net kuvvet de sıfırdan farklıdır ($F_{net} \neq 0$). Net kuvvetin sıfırdan farklı olması, cisim üzerine etki eden kuvvetlerin dengelenmemiş olduğu anlamına gelir. Bu nedenle C seçeneği doğrudur.
- D) Arabanın kinetik enerjisi sabittir:
Araba "durmakta olan" bir konumdan başlayıp "hızlanarak" hareket ettiğine göre, hızı sürekli artmaktadır. Kinetik enerji formülü ($KE = \frac{1}{2}mv^2$) göz önüne alındığında, hız ($v$) arttıkça kinetik enerji ($KE$) de artacaktır. Dolayısıyla kinetik enerji sabit değildir. Bu nedenle D seçeneği yanlıştır.
Cevap C seçeneğidir.
