Aşağıdaki olaylardan hangisinde hava direncinin etkisi diğerlerinden daha azdır?
A) Yaprağın ağaçtan düşmesi
B) Göktaşının atmosfere girmesi
C) Uçağın havada ilerlemesi
D) Serbest düşmeye bırakılan demir bilyenin yere düşmesi
Bu soruda, hava direncinin etkisinin hangi durumda en az olacağını bulmamız isteniyor. Hava direnci, bir cismin hava içinde hareket ederken karşılaştığı sürtünme kuvvetidir. Bu kuvvet, cismin hızına, şekline, boyutuna ve havanın yoğunluğuna bağlıdır. Şimdi seçenekleri tek tek inceleyelim:
- A) Yaprağın ağaçtan düşmesi: Yapraklar genellikle geniş bir yüzey alanına ve çok düşük bir kütleye sahiptir. Bu durum, hava direncinin yaprağın düşüş hızını önemli ölçüde yavaşlatmasına neden olur. Yapraklar adeta havada süzülerek düşer. Bu nedenle hava direncinin etkisi oldukça fazladır.
- B) Göktaşının atmosfere girmesi: Göktaşları atmosfere inanılmaz yüksek hızlarla girer. Bu yüksek hızlar, hava molekülleriyle şiddetli bir sürtünmeye yol açar. Bu sürtünme o kadar büyüktür ki, göktaşının aşırı ısınmasına, yanmasına ve ışık saçmasına (meteor olayı) neden olur. Hatta çoğu göktaşı bu sürtünme nedeniyle tamamen buharlaşır veya parçalanır. Dolayısıyla hava direncinin etkisi burada muazzamdır.
- C) Uçağın havada ilerlemesi: Uçaklar yüksek hızlarda hareket eder ve hava direnci, motorların sürekli olarak yenmesi gereken önemli bir kuvvettir. Uçakların aerodinamik tasarımları, bu direnci en aza indirmek için yapılır ancak yine de hava direnci, uçağın performansı ve yakıt tüketimi üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Hava direncinin etkisi burada da oldukça önemlidir.
- D) Serbest düşmeye bırakılan demir bilyenin yere düşmesi: Demir bilye, diğer seçeneklerdeki cisimlere göre genellikle daha yoğun, daha ağır ve daha küçük bir yüzey alanına sahiptir (küresel şekli nispeten aerodinamiktir). Kütlesi hava direncine göre çok daha büyük olduğu için, hava direnci demir bilyenin hızlanmasını ve düşüşünü diğer durumlara kıyasla çok daha az etkiler. Kısa mesafelerde, demir bilye neredeyse vakumda düşüyormuş gibi hızlanır. Bu nedenle hava direncinin etkisi diğer seçeneklere göre en azdır.
Yukarıdaki açıklamaları göz önünde bulundurduğumuzda, demir bilyenin düşüşünde hava direncinin etkisinin diğerlerine göre en az olduğunu görürüz.
Cevap D seçeneğidir.
