10. sınıf fizik 1. dönem 2. yazılı 2. senaryo Test 3

Bir cisim yatay olarak $20 \text{ m/s}$ hızla atılıyor. Hava sürtünmesi önemsiz olduğuna göre, cismin yatay hız bileşeni hakkında ne söylenebilir?

A) Sürekli artar.
B) Sürekli azalır.
C) Değişmez.
D) Önce artar sonra azalır.
E) Önce azalır sonra artar.

Bir cisim yatay olarak $20 \text{ m/s}$ hızla atıldığında ve hava sürtünmesi önemsiz kabul edildiğinde, cismin hareketini etkileyen kuvvetleri ve bu kuvvetlerin hız bileşenleri üzerindeki etkilerini adım adım inceleyelim:

• Başlangıç Durumu ve Temel Varsayım: Cisim yatay olarak $20 \text{ m/s}$ hızla atılıyor. Bu, cismin başlangıçtaki yatay hızının $v_x = 20 \text{ m/s}$ olduğu anlamına gelir. Sorudaki en kritik bilgi ise hava sürtünmesinin önemsiz olduğudur. Bu varsayım, çözüm için çok önemlidir çünkü hava sürtünmesi olsaydı durum farklı olurdu.
• Cisme Etki Eden Kuvvetler: Hareket halindeki bir cisme etki eden temel kuvvetleri düşünelim:

  Yerçekimi Kuvveti (Ağırlık): Bu kuvvet, cismi her zaman yere doğru, yani dikey (düşey) yönde çeker. Yerçekimi kuvveti, cismin dikey hızını etkiler ve aşağı doğru hızlanmasına neden olur.

  Hava Sürtünmesi Kuvveti: Bu kuvvet, cismin hareket yönüne zıt yönde etki ederek cismin hızını azaltmaya çalışır. Ancak soruda bu kuvvetin önemsiz olduğu açıkça belirtilmiştir. Bu, yatay hareket için çok önemli bir detaydır.

  Bu durumda, cisme etki eden tek kuvvet yerçekimi kuvvetidir ve bu kuvvet sadece dikey yöndedir. Yatay yönde herhangi bir kuvvet etki etmemektedir.

• Yatay Hareketin İncelenmesi: Cismin yatay hız bileşeninin nasıl değiştiğini anlamak için yatay yöndeki kuvvetlere bakmalıyız:

  Hava sürtünmesi önemsiz olduğu için, cismin yatay hareketini etkileyen hiçbir kuvvet yoktur. Yani, yatay yönde etki eden net kuvvet ($F_x$) sıfırdır.

  Newton'ın İkinci Hareket Yasası'na göre ($F = ma$): Eğer bir cisme etki eden net kuvvet sıfır ise, o yöndeki ivme de sıfırdır ($a_x = 0$).

  İvme ve Hız İlişkisi: İvme, hızdaki değişimi ifade eder. Eğer ivme sıfır ise, o yöndeki hızda hiçbir değişiklik olmaz. Yani, cismin yatay hız bileşeni hareket boyunca sabit kalır.

  Başlangıçta $20 \text{ m/s}$ olan yatay hızı, cisim yere düşene kadar sürekli olarak $20 \text{ m/s}$ olarak kalacaktır.

• Dikey Hareket (Karşılaştırma İçin): Yerçekimi kuvveti sadece dikey yönde etki ettiği için, cismin dikey hızı zamanla artar (aşağı doğru hızlanır). Ancak bu durum, yatay hızı kesinlikle etkilemez. Yatay ve dikey hareket bileşenleri birbirinden bağımsızdır.
• Sonuç: Yatay yönde herhangi bir kuvvet (hava sürtünmesi ihmal edildiği için) etki etmediğinden, cismin yatay hız bileşeni hareket boyunca değişmez.

Cevap C seçeneğidir.