Düz bir yolda 2 kg kütleli bir cisim, 10 N'luk sabit bir kuvvetle çekiliyor. Sürtünme kuvveti 2 N olduğuna göre, cismin ivmesi kaç m/s²'dir?
A) 2Sevgili öğrenciler, bu soruda bir cismin üzerine etki eden kuvvetleri ve kütlesini kullanarak cismin ivmesini bulacağız. Fizikteki temel prensiplerden biri olan Newton'un İkinci Hareket Yasası'nı uygulayarak adım adım ilerleyelim.
Soruda bize verilen bilgileri not alalım:
Cismin kütlesi ($m$) = $2 \text{ kg}$
Cismi çeken kuvvet ($F_{çekme}$) = $10 \text{ N}$
Sürtünme kuvveti ($F_{sürtünme}$) = $2 \text{ N}$
Bizden istenen ise cismin ivmesi ($a$).
Bir cisim üzerine birden fazla kuvvet etki ettiğinde, cismin hareketini belirleyen bu kuvvetlerin bileşkesi, yani net kuvvettir. Çekme kuvveti cismi hareket ettirmeye çalışırken, sürtünme kuvveti bu hareketi engellemeye çalışır. Bu nedenle, net kuvveti bulmak için çekme kuvvetinden sürtünme kuvvetini çıkarmamız gerekir:
$F_{net} = F_{çekme} - F_{sürtünme}$
Şimdi verilen değerleri yerine koyalım:
$F_{net} = 10 \text{ N} - 2 \text{ N}$
$F_{net} = 8 \text{ N}$
Yani cisme etki eden net kuvvet $8 \text{ N}$'dur.
Newton'un İkinci Hareket Yasası bize, bir cisme etki eden net kuvvetin, cismin kütlesi ile ivmesinin çarpımına eşit olduğunu söyler. Bu yasa şu şekilde ifade edilir:
$F_{net} = m \cdot a$
Burada $F_{net}$ net kuvvet, $m$ kütle ve $a$ ivmedir.
Şimdi bulduğumuz net kuvveti ve bize verilen kütleyi Newton'un İkinci Hareket Yasası formülünde yerine koyarak ivmeyi hesaplayabiliriz:
$8 \text{ N} = 2 \text{ kg} \cdot a$
İvmeyi ($a$) yalnız bırakmak için her iki tarafı kütleye ($2 \text{ kg}$) bölelim:
$a = \frac{8 \text{ N}}{2 \text{ kg}}$
$a = 4 \text{ m/s}^2$
Birimlerin de doğru olduğuna dikkat edin: Newton ($N$) kilogram-metre bölü saniye kare ($kg \cdot m/s^2$) demektir. Bu durumda, $kg \cdot m/s^2$ bölü $kg$ bize $m/s^2$ birimini verir ki bu da ivme birimidir.
Cismin ivmesi $4 \text{ m/s}^2$ olarak bulunur.
Cevap B seçeneğidir.
