Aşağıdakilerden hangisi basit harmonik hareket yapmaktadır?
A) Düzgün doğrusal hareket yapan bir araç
B) Sabit hızla dönen bir tekerlek
C) Bir yayı sıkıştırıp bırakmak
D) Serbest düşme hareketi yapan bir cisim
E) Sabit ivmeyle hızlanan bir cisim
Basit Harmonik Hareket (BHH), bir cismin denge konumundan uzaklaştıkça, denge konumuna geri çağıran bir kuvvetin etkisiyle yaptığı periyodik bir harekettir. Bu geri çağırıcı kuvvetin büyüklüğü, denge konumundan olan yer değiştirmeyle doğru orantılıdır ve her zaman denge konumuna doğrudur. Bu durumu matematiksel olarak Hooke Yasası ile ifade edebiliriz: $F = -kx$. Burada $F$ geri çağırıcı kuvvet, $k$ yay sabiti ve $x$ denge konumundan olan yer değiştirmedir. Negatif işaret, kuvvetin yer değiştirmeye zıt yönde olduğunu gösterir.
- A) Düzgün doğrusal hareket yapan bir araç: Bu hareket, sabit hızla ve sabit bir yönde gerçekleşir. Cismin hızında veya yönünde bir değişiklik olmadığı için ivmesi sıfırdır. Periyodik değildir ve denge konumuna geri çağıran bir kuvvet söz konusu değildir. Dolayısıyla basit harmonik hareket yapmaz.
- B) Sabit hızla dönen bir tekerlek: Bu, düzgün dairesel harekettir. Hareket periyodik olsa da, tekerleğin kendisinin hareketi basit harmonik hareket değildir. Düzgün dairesel harekette ivme (merkezcil ivme) her zaman merkeze doğrudur ve büyüklüğü sabittir. Basit harmonik harekette ise ivme, denge konumundan uzaklığa bağlı olarak değişir ve denge konumuna doğrudur.
- C) Bir yayı sıkıştırıp bırakmak: Bu durum, basit harmonik hareketin klasik bir örneğidir. Bir yayı sıkıştırdığımızda veya gerdiğimizde, yayda bir geri çağırıcı kuvvet oluşur. Bu kuvvet, yayı denge konumuna geri getirmeye çalışır. Yay serbest bırakıldığında, bu geri çağırıcı kuvvetin etkisiyle denge konumu etrafında salınım yapar. Kuvvetin büyüklüğü yer değiştirmeyle doğru orantılı ($F = -kx$) olduğu için bu hareket basit harmonik harekettir.
- D) Serbest düşme hareketi yapan bir cisim: Serbest düşme, yer çekimi ivmesi ($g$) etkisiyle gerçekleşen sabit ivmeli bir harekettir. Cisim sürekli olarak aşağı doğru hızlanır. Bu hareket periyodik değildir ve denge konumuna geri çağıran bir kuvvet söz konusu değildir. Dolayısıyla basit harmonik hareket yapmaz.
- E) Sabit ivmeyle hızlanan bir cisim: Bu hareket, cismin hızının sabit bir oranda arttığı anlamına gelir. Tıpkı serbest düşmede olduğu gibi, bu hareket de periyodik değildir ve denge konumuna geri çağıran bir kuvvet yoktur. Bu nedenle basit harmonik hareket değildir.
Yukarıdaki açıklamalara göre, bir yayı sıkıştırıp bırakmak basit harmonik hareketin tanımına en uygun örnektir.
Cevap C seçeneğidir.
