Yatay düzlemde 10 m/s hızla hareket eden 2 kg kütleli bir cisim, sürtünme kuvveti nedeniyle 5 saniyede duruyor. Sürtünme kuvveti kaç N'dur?
A) 2Merhaba sevgili öğrenciler! Bu soruda, hareket eden bir cismin sürtünme kuvveti etkisiyle nasıl yavaşlayıp durduğunu ve bu sürtünme kuvvetinin büyüklüğünü bulmayı öğreneceğiz. Fizik problemlerini çözerken adım adım ilerlemek, doğru sonuca ulaşmanın en iyi yoludur. Haydi başlayalım!
Soruda bize verilen bilgiler şunlardır:
Bizden istenen ise sürtünme kuvvetinin ($F_s$) kaç Newton ($N$) olduğudur.
Cisim yavaşlayarak durduğuna göre, bir ivmeye (hızlanma veya yavaşlama) sahiptir. Bu ivmeyi, hız değişimi ve geçen zamanı kullanarak bulabiliriz. İvme formülü şöyledir:
$a = \frac{\text{Hız Değişimi}}{\text{Geçen Zaman}} = \frac{v - v_0}{t}$
Şimdi değerleri yerine yazalım:
$a = \frac{0 \text{ m/s} - 10 \text{ m/s}}{5 \text{ s}}$
$a = \frac{-10 \text{ m/s}}{5 \text{ s}}$
$a = -2 \text{ m/s}^2$
Buradaki eksi işareti, cismin yavaşladığını, yani ivmenin hareket yönüne zıt olduğunu gösterir.
Newton'un İkinci Yasası'na göre, bir cisme etki eden net kuvvet ($F_{net}$), cismin kütlesi ($m$) ile ivmesinin ($a$) çarpımına eşittir:
$F_{net} = m \cdot a$
Bu soruda, cismi yavaşlatıp durduran tek kuvvet sürtünme kuvveti olduğu için, net kuvvet sürtünme kuvvetine eşit olacaktır ($F_{net} = F_s$).
Şimdi değerleri yerine yazalım:
$F_{net} = 2 \text{ kg} \cdot (-2 \text{ m/s}^2)$
$F_{net} = -4 \text{ N}$
Sürtünme kuvveti, cismin hareketine zıt yönde etki ettiği için negatif bir değerle karşımıza çıkar. Ancak kuvvetin büyüklüğü sorulduğu için mutlak değerini alırız.
$F_s = |F_{net}| = |-4 \text{ N}| = 4 \text{ N}$
Buna göre, sürtünme kuvveti $4 \text{ N}$'dur.
Cevap B seçeneğidir.
