Kütleleri sırasıyla m, 2m ve 3m olan X, Y, Z cisimleri aynı yükseklikten aynı anda serbest bırakılıyor. Hava direnci ihmal edildiğine göre, bu cisimlerle ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
A) En ağır cisim olan Z önce yere çarpar
B) Yere aynı anda çarparlar
C) Yere çarpma hızları kütleleriyle doğru orantılıdır
D) Yere çarpma kinetik enerjileri eşittir
Merhaba arkadaşlar, bu soruyu adım adım ve anlaşılır bir şekilde çözelim. Unutmayın, fizik sorularını çözerken temel prensipleri anlamak çok önemlidir.
- Adım 1: Temel Kavramları Hatırlayalım
- Yerçekimi ivmesi (g): Bir cismin kütlesinden bağımsız olarak, yer tarafından uygulanan ve cismi aşağı doğru çeken ivmedir. Yani, tüm cisimler aynı yerçekimi ivmesiyle hızlanır.
- Serbest düşme: Bir cismin sadece yerçekimi etkisi altında hareket etmesidir. Hava direnci ihmal edildiğinde, tüm cisimler aynı ivmeyle düşer.
- Adım 2: Cisimlerin Hareketini İnceleyelim
- X, Y ve Z cisimleri aynı yükseklikten serbest bırakılıyor. Bu, başlangıç hızlarının sıfır olduğu anlamına gelir.
- Hava direnci ihmal edildiği için, her üç cisme de sadece yerçekimi kuvveti etki eder.
- Yerçekimi kuvveti, cisimlerin kütlelerinden bağımsız olarak aynı ivmeyi (g) kazandırır.
- Adım 3: Yere Düşme Süresini Değerlendirelim
- Yere düşme süresi, cismin yüksekliğine ve yerçekimi ivmesine bağlıdır. Kütleye bağlı değildir.
- Yükseklik aynı ve yerçekimi ivmesi aynı olduğuna göre, tüm cisimler aynı sürede yere düşer.
- Adım 4: Yere Çarpma Hızını Değerlendirelim
- Yere çarpma hızı, $v = gt$ formülüyle bulunur. Burada $v$ hız, $g$ yerçekimi ivmesi ve $t$ düşme süresidir.
- Düşme süresi tüm cisimler için aynı olduğuna ve yerçekimi ivmesi de aynı olduğuna göre, yere çarpma hızları da aynıdır.
- Adım 5: Kinetik Enerjiyi Değerlendirelim
- Kinetik enerji, $KE = \frac{1}{2}mv^2$ formülüyle bulunur. Burada $m$ kütle ve $v$ hızdır.
- Cisimlerin hızları aynı olsa da, kütleleri farklı olduğu için kinetik enerjileri farklıdır. Kütlesi büyük olanın kinetik enerjisi daha büyüktür.
- Adım 6: Seçenekleri İnceleyelim
- A) En ağır cisim olan Z önce yere çarpar: Yanlış, çünkü tüm cisimler aynı anda yere çarpar.
- B) Yere aynı anda çarparlar: Doğru, çünkü düşme süreleri aynıdır.
- C) Yere çarpma hızları kütleleriyle doğru orantılıdır: Yanlış, çünkü yere çarpma hızları aynıdır.
- D) Yere çarpma kinetik enerjileri eşittir: Yanlış, çünkü kütleleri farklı olduğu için kinetik enerjileri de farklıdır.
Bu nedenle,
Cevap B seçeneğidir.
