Bir asansör sabit hızla yukarı çıkarken, içindeki cismin ağırlığı için ne söylenebilir?
Bir cismin ağırlığı, yerçekimi kuvvetinin o cisme uyguladığı kuvvettir. Ancak bir asansör gibi hareket eden bir ortamda, hissettiğimiz ağırlık (görünen ağırlık) farklılık gösterebilir. Bu soruyu adım adım inceleyelim.
Bir cismin gerçek ağırlığı, kütlesi ($m$) ile yerçekimi ivmesinin ($g$) çarpımına eşittir: $W = mg$. Bu kuvvet her zaman aşağı yönlüdür. Bu, cismin hareketsiz durduğu bir zeminde hissettiği veya bir tartının göstereceği değerdir.
Görünen ağırlık, cismin üzerinde durduğu yüzeyin (bu durumda asansör tabanı) cisme uyguladığı normal kuvvettir ($N$). Bir tartı, aslında bu normal kuvveti ölçer. Asansör hareket ettiğinde, bu normal kuvvet gerçek ağırlıktan farklı olabilir.
Bir cisme etki eden net kuvvet, cismin kütlesi ile ivmesinin çarpımına eşittir: $\Sigma F = ma$.
Asansördeki cisme etki eden kuvvetler şunlardır:
Soruda asansörün "sabit hızla yukarı çıktığı" belirtiliyor. Fizikte "sabit hız" demek, hızın büyüklüğünün ve yönünün değişmemesi demektir.
Hız değişmediği için, asansörün ivmesi ($a$) sıfırdır. Yani, $a = 0$.
Newton'un İkinci Yasasını dikey yönde uygulayalım. Yukarı yönü pozitif kabul edersek:
$N - mg = ma$
İvme ($a$) sıfır olduğu için, denklem şu hale gelir:
$N - mg = m(0)$
$N - mg = 0$
$N = mg$
Bulduğumuz sonuç, normal kuvvetin ($N$) gerçek ağırlığa ($mg$) eşit olduğunu gösteriyor.
Normal kuvvet, cismin hissettiği veya bir tartının göstereceği görünen ağırlık olduğundan, asansör sabit hızla yukarı çıkarken cismin görünen ağırlığı, gerçek ağırlığına eşit olacaktır.
Cevap C seçeneğidir.
