Aşağıdaki durumlardan hangisinde bir cismin ağırlığı değişirken kütlesi değişmez?
A) Bir cismin uzay boşluğuna götürülmesi.
B) Bir cismin parçalara ayrılması.
C) Bir cismin farklı bir gezegene götürülmesi.
D) Bir cismin sıkıştırılması.
Merhaba sevgili öğrenciler!
Bu soruda, kütle ve ağırlık kavramları arasındaki temel farkı anlamamız gerekiyor. Gelin bu iki önemli fiziksel büyüklüğü kısaca hatırlayalım:
- Kütle (m): Bir cismin içerdiği madde miktarıdır. Evrenin neresine giderseniz gidin, cismin madde miktarı değişmediği sürece kütlesi de değişmez. Kütle, cismin eylemsizliğinin bir ölçüsüdür ve birimi kilogram (kg)dır.
- Ağırlık (W): Bir cisme etki eden yer çekimi kuvvetidir. Ağırlık, cismin kütlesi ile bulunduğu yerdeki yer çekimi ivmesinin (g) çarpımına eşittir ($W = m \cdot g$). Yer çekimi ivmesi, bulunulan konuma göre değiştiği için ağırlık da değişir. Ağırlık bir kuvvettir ve birimi Newton (N)dır.
Şimdi seçenekleri tek tek inceleyelim:
- A) Bir cismin uzay boşluğuna götürülmesi.
- Uzay boşluğunda yer çekimi kuvveti çok düşüktür veya hiç yoktur. Bu nedenle cismin ağırlığı sıfıra yakın bir değer alır veya sıfır olur.
- Ancak cismin içerdiği madde miktarı değişmediği için kütlesi aynı kalır.
- Bu durum, ağırlığın değişip kütlenin değişmediği bir örnektir.
- B) Bir cismin parçalara ayrılması.
- Bir cismi parçalara ayırdığımızda, her bir parçanın içerdiği madde miktarı (kütlesi) azalır.
- Kütle azaldığı için, her bir parçanın ağırlığı da azalır.
- Bu durumda hem kütle hem de ağırlık değişir.
- C) Bir cismin farklı bir gezegene götürülmesi.
- Bir cismi farklı bir gezegene götürdüğümüzde, cismin içerdiği madde miktarı (kütlesi) değişmez. Yani, kütlesi aynı kalır.
- Ancak farklı gezegenlerin yer çekimi ivmeleri (g) birbirinden farklıdır. Örneğin, Ay'daki yer çekimi ivmesi Dünya'dakinin yaklaşık altıda biri kadardır. Bu nedenle cismin ağırlığı ($W = m \cdot g$) değişir.
- Bu durum, ağırlığın değişip kütlenin değişmediği duruma mükemmel bir örnektir.
- D) Bir cismin sıkıştırılması.
- Bir cismi sıkıştırdığımızda, cismin hacmi küçülür ancak içerdiği madde miktarı (kütlesi) değişmez.
- Kütlesi değişmediği ve yer çekimi ivmesi de aynı kaldığı sürece ağırlığı da değişmez.
- Bu durumda ne kütle ne de ağırlık değişir.
Yukarıdaki analizlere göre, bir cismin ağırlığının değişirken kütlesinin değişmediği durum, cismin farklı bir gezegene götürülmesidir.
Cevap C seçeneğidir.
