Bir cisim $v_0$ hızıyla aşağı doğru düşey atıldığında $3$ saniyede $105\text{ m}$ yol alarak yere çarpıyor. Buna göre cismin ilk hızı $v_0$ kaç $\text{m/s}$'dir? ($g = 10\text{ m/s}^2$)
A) 10Sevgili öğrenciler, bu soruda bir cismin aşağı doğru düşey atılması durumunu inceleyeceğiz. Cisim, yer çekimi ivmesinin etkisiyle hızlanarak yol alacaktır. Şimdi adım adım çözümümüze geçelim:
Soruda bize bir cismin $v_0$ ilk hızıyla aşağı doğru atıldığı söyleniyor. Cisim $3$ saniyede $105\text{ m}$ yol alarak yere çarpıyor. Yer çekimi ivmesi $g = 10\text{ m/s}^2$ olarak verilmiş. Bizden istenen ise cismin ilk hızı $v_0$'ı bulmaktır.
Verilenler şunlardır:
Geçen süre ($t$) = $3\text{ s}$
Alınan yol ($h$) = $105\text{ m}$
Yer çekimi ivmesi ($g$) = $10\text{ m/s}^2$
İstenen: İlk hız ($v_0$) = ?
Cisim aşağı doğru atıldığı ve yer çekimi ivmesiyle hızlandığı için, düşey atış hareketinde alınan yolu hesaplamak için kullanacağımız formül şudur:
$h = v_0 t + \frac{1}{2} g t^2$
Burada $h$ alınan yolu, $v_0$ ilk hızı, $t$ geçen süreyi ve $g$ yer çekimi ivmesini temsil eder. Cisim aşağı atıldığı ve yer çekimi de aşağı yönlü olduğu için, hız ve ivme aynı yönlüdür, bu yüzden formüldeki işaretler pozitiftir.
Şimdi elimizdeki değerleri formülde yerine yazalım:
Alınan yol $h = 105\text{ m}$
Geçen süre $t = 3\text{ s}$
Yer çekimi ivmesi $g = 10\text{ m/s}^2$
Bu değerleri formüle yerleştirdiğimizde denklemimiz şu şekilde olur:
$105 = v_0 \cdot (3) + \frac{1}{2} \cdot (10) \cdot (3)^2$
Denklemi adım adım çözelim:
Öncelikle $t^2$ terimini hesaplayalım: $(3)^2 = 9$
Şimdi $\frac{1}{2} g t^2$ terimini hesaplayalım: $\frac{1}{2} \cdot 10 \cdot 9 = 5 \cdot 9 = 45$
Denklemimiz bu durumda şu hale gelir: $105 = 3v_0 + 45$
Şimdi $45$'i eşitliğin diğer tarafına atalım (çıkarma işlemi olarak geçer): $105 - 45 = 3v_0$
Çıkarma işlemini yapalım: $60 = 3v_0$
Son olarak, $v_0$'ı bulmak için her iki tarafı $3$'e bölelim: $v_0 = \frac{60}{3}$
Bölme işlemini yapalım: $v_0 = 20\text{ m/s}$
Buna göre cismin ilk hızı $v_0 = 20\text{ m/s}$ olarak bulunur.
Cevap C seçeneğidir.