Masanın kitaba uyguladığı tepki kuvveti ile ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
A) Yer çekimi kuvvetinden bağımsızdır
B) Kitabın ağırlığından daha küçüktür
C) Kitabın ağırlığına eşit büyüklüktedir
D) Kitabın kütlesinden etkilenmez
Sevgili öğrenciler, bu soru, günlük hayatta sıkça karşılaştığımız bir fizik prensibi olan kuvvet dengesi ve Newton'un hareket yasaları ile ilgilidir. Bir cismin üzerinde durduğu yüzeyin ona uyguladığı tepki kuvvetini anlamak için adım adım ilerleyelim.
-
1. Durumu Anlayalım: Bir masa üzerinde hareketsiz duran bir kitap hayal edelim. Kitap hareket etmediği için, üzerine etki eden net kuvvetin sıfır olması gerekir. Bu duruma denge hali denir.
-
2. Kitaba Etki Eden Kuvvetler - Ağırlık (Yer Çekimi Kuvveti): Dünya, her cismi kendi merkezine doğru çeker. Bu çekim kuvvetine cismin ağırlığı denir. Kitabın ağırlığı, kitabın kütlesi ($m$) ile yer çekimi ivmesinin ($g$) çarpımına eşittir: $G = m \cdot g$. Bu kuvvet aşağı yönlüdür.
-
3. Kitaba Etki Eden Kuvvetler - Tepki Kuvveti (Normal Kuvvet): Kitap, ağırlığı nedeniyle masaya aşağı yönlü bir kuvvet uygular. Newton'un üçüncü hareket yasasına göre (etki-tepki yasası), masa da kitaba eşit büyüklükte ve zıt yönde bir kuvvet uygular. Bu kuvvete tepki kuvveti (veya normal kuvvet) denir ve yukarı yönlüdür.
-
4. Denge Durumu ve Kuvvetlerin İlişkisi: Kitap masanın üzerinde hareketsiz (dengede) durduğuna göre, üzerine etki eden yukarı yönlü kuvvetlerin toplamı, aşağı yönlü kuvvetlerin toplamına eşit olmalıdır. Kitaba etki eden tek aşağı yönlü kuvvet ağırlığı ($G$) ve tek yukarı yönlü kuvvet masanın uyguladığı tepki kuvveti ($N$) olduğuna göre, dengenin sağlanabilmesi için bu iki kuvvetin büyüklükleri birbirine eşit olmalıdır. Yani, $N = G$.
-
5. Seçenekleri Değerlendirelim:
- A) Yer çekimi kuvvetinden bağımsızdır: Yanlış. Tepki kuvveti, kitabın ağırlığını (yer çekimi kuvvetini) dengelemek zorunda olduğu için ondan bağımsız değildir, tam tersine onunla doğrudan ilişkilidir.
- B) Kitabın ağırlığından daha küçüktür: Yanlış. Eğer tepki kuvveti kitabın ağırlığından daha küçük olsaydı, kitap üzerinde aşağı yönlü bir net kuvvet olurdu ve kitap masanın içine doğru ivmelenirdi (yani masayı delip geçerdi).
- C) Kitabın ağırlığına eşit büyüklüktedir: Doğru. Kitap dengede olduğu için, masanın uyguladığı tepki kuvveti, kitabın ağırlığını tam olarak dengelemelidir. Bu, Newton'un birinci yasasının bir sonucudur.
- D) Kitabın kütlesinden etkilenmez: Yanlış. Kitabın ağırlığı ($G = m \cdot g$) kütlesine ($m$) bağlıdır. Tepki kuvveti de ağırlığa eşit olduğu için, dolayısıyla kitabın kütlesinden etkilenir. Kitabın kütlesi artarsa ağırlığı, dolayısıyla masanın uyguladığı tepki kuvveti de artar.
Cevap C seçeneğidir.
