Bir öğrenci, elindeki çantayı sabit hızla yatay yolda taşımaktadır. Bu durumda öğrencinin çantaya uyguladığı kuvvet ile ilgili olarak aşağıdakilerden hangisi söylenebilir?
A) Fiziksel anlamda iş yapmaktadır.
B) Çantaya uyguladığı kuvvet ile çantanın aldığı yol aynı doğrultudadır.
C) Çantaya uyguladığı kuvvet yer çekimi kuvvetine zıt yöndedir.
D) Çantaya uyguladığı kuvvetin yönü ile çantanın hareket yönü aynıdır.
Sevgili öğrenciler, bu soru günlük hayatta sıkça karşılaştığımız bir durumu fiziksel prensiplerle anlamamızı sağlıyor. Hadi gelin, bu durumu adım adım inceleyelim ve doğru cevabı birlikte bulalım.
- Öncelikle, sorudaki durumu gözümüzde canlandıralım: Bir öğrenci, elindeki çantayı yatay bir yolda, yani düz bir zeminde, sabit bir hızla taşıyor.
- Şimdi, öğrencinin çantaya uyguladığı kuvvetin yönünü düşünelim. Çantayı taşımak demek, çantanın yere düşmesini engellemek demektir. Bunu sağlamak için öğrenci, çantayı yukarı doğru bir kuvvetle destekler. Yani, öğrencinin çantaya uyguladığı kuvvetin yönü yukarı doğrudur (düşey).
- Çantanın hareket yönü ise soruda belirtildiği gibi yataydır.
- Şimdi seçenekleri tek tek değerlendirelim:
- A) Fiziksel anlamda iş yapmaktadır.
- Fizikte iş (W), bir kuvvete maruz kalan cismin, kuvvet doğrultusunda yer değiştirmesiyle yapılır. İşin formülü $W = F \cdot d \cdot \cos\theta$'dır, burada $F$ kuvvet, $d$ yer değiştirme ve $\theta$ kuvvet ile yer değiştirme arasındaki açıdır.
- Öğrencinin çantaya uyguladığı kuvvet yukarı doğru (düşey), çantanın yer değiştirmesi ise yataydır. Bu durumda kuvvet ile yer değiştirme arasındaki açı $90^\circ$'dir.
- $\cos(90^\circ) = 0$ olduğu için, yapılan iş $W = F \cdot d \cdot 0 = 0$ olur.
- Yani, fiziksel anlamda iş yapılmamaktadır. Bu seçenek yanlıştır.
- B) Çantaya uyguladığı kuvvet ile çantanın aldığı yol aynı doğrultudadır.
- Öğrencinin çantaya uyguladığı kuvvetin yönü yukarı doğrudur (düşey).
- Çantanın aldığı yolun yönü ise yataydır.
- Düşey ve yatay doğrultular birbirinden farklıdır. Bu nedenle, bu seçenek yanlıştır.
- C) Çantaya uyguladığı kuvvet yer çekimi kuvvetine zıt yöndedir.
- Yer çekimi kuvveti, her zaman cisimleri Dünya'nın merkezine doğru, yani aşağıya doğru çeker.
- Öğrenci çantayı taşırken, çantanın düşmesini engellemek için çantaya yukarı doğru bir kuvvet uygular.
- Yukarı yön, aşağı yöne zıttır. Dolayısıyla, öğrencinin uyguladığı kuvvet yer çekimi kuvvetine zıt yöndedir. Bu seçenek doğrudur.
- D) Çantaya uyguladığı kuvvetin yönü ile çantanın hareket yönü aynıdır.
- Öğrencinin çantaya uyguladığı kuvvetin yönü yukarı doğrudur (düşey).
- Çantanın hareket yönü ise yataydır.
- Düşey ve yatay yönler aynı değildir. Bu nedenle, bu seçenek yanlıştır.
Yukarıdaki analizler sonucunda, doğru ifadenin C seçeneğinde olduğunu görüyoruz.
Cevap C seçeneğidir.
