Sürtünmesiz yatay düzlemde duran 3 kg kütleli cisme 15 N'luk yatay kuvvet uygulanıyor. Cisim 4 saniye sonra kaç m/s hıza ulaşır?
Sevgili öğrenciler, bu soruyu çözmek için iki temel fizik prensibini kullanacağız: Newton'un İkinci Yasası (Kuvvet ve İvme İlişkisi) ve Sabit İvmeli Hareket Denklemleri. Adım adım ilerleyelim:
Cisme uygulanan kuvvetin etkisiyle cisim bir ivme kazanır. Bu ivmeyi Newton'un İkinci Yasası olan $F = m \cdot a$ formülüyle hesaplayabiliriz. Burada $F$ kuvveti, $m$ kütleyi ve $a$ ivmeyi temsil eder.
Soruda verilenler:
Uygulanan kuvvet ($F$) = $15 \text{ N}$
Cismin kütlesi ($m$) = $3 \text{ kg}$
Formülümüz: $F = m \cdot a$
İvmeyi ($a$) yalnız bırakırsak: $a = \frac{F}{m}$
Şimdi değerleri yerine koyalım:
$a = \frac{15 \text{ N}}{3 \text{ kg}}$
Hesaplama sonucunda ivme: $a = 5 \text{ m/s}^2$
Demek ki cisim $5 \text{ m/s}^2$ büyüklüğünde sabit bir ivmeyle hızlanıyor.
Cisim başlangıçta durduğu için ilk hızı $0 \text{ m/s}$'dir. Sabit ivmeyle hızlanan bir cismin belirli bir süre sonraki son hızını bulmak için $v_s = v_i + a \cdot t$ formülünü kullanırız. Burada $v_s$ son hızı, $v_i$ ilk hızı, $a$ ivmeyi ve $t$ geçen süreyi temsil eder.
Soruda ve bir önceki adımdan bulduğumuz değerler:
İlk hız ($v_i$) = $0 \text{ m/s}$ (Çünkü cisim başlangıçta duruyor)
İvme ($a$) = $5 \text{ m/s}^2$ (Bir önceki adımdan bulduk)
Geçen süre ($t$) = $4 \text{ s}$
Formülümüz: $v_s = v_i + a \cdot t$
Şimdi değerleri yerine koyalım:
$v_s = 0 \text{ m/s} + (5 \text{ m/s}^2 \cdot 4 \text{ s})$
Hesaplama yapalım:
$v_s = 0 + 20 \text{ m/s}$
Sonuç olarak cismin 4 saniye sonraki hızı: $v_s = 20 \text{ m/s}$
Bu durumda cisim 4 saniye sonra $20 \text{ m/s}$ hıza ulaşır.
Cevap C seçeneğidir.
