Yatay düzlemde durmakta olan 5 kg kütleli bir cisme 15 N'lık yatay bir kuvvet uygulanıyor. Sürtünme kuvveti 5 N olduğuna göre, cismin 2 saniye sonundaki hızı kaç m/s olur?
A) 2Merhaba sevgili öğrenciler! Bu soruda, bir cisme uygulanan kuvvetler sonucunda cismin hızındaki değişimi inceleyeceğiz. Fizikteki temel prensipleri adım adım uygulayarak sonuca ulaşmak çok kolay olacak. Haydi başlayalım!
Öncelikle soruda bize hangi bilgilerin verildiğini net bir şekilde yazalım:
Bizden istenen ise $2 \text{ s}$ sonundaki cismin hızı ($v$).
Bir cisme birden fazla kuvvet etki ettiğinde, cismin hareketini belirleyen bu kuvvetlerin bileşkesidir. Uygulanan kuvvet cismi hareket ettirmeye çalışırken, sürtünme kuvveti bu harekete karşı koyar. Bu nedenle net kuvvet, uygulanan kuvvetten sürtünme kuvvetinin çıkarılmasıyla bulunur:
$F_{net} = F_{uygulanan} - F_{sürtünme}$
$F_{net} = 15 \text{ N} - 5 \text{ N}$
$F_{net} = 10 \text{ N}$
Cisme etki eden net kuvvet $10 \text{ N}$'dur.
Newton'ın İkinci Hareket Yasası'na göre, bir cisme etki eden net kuvvet, cismin kütlesi ile ivmesinin çarpımına eşittir ($F_{net} = m \cdot a$). Bu formülü kullanarak cismin ivmesini bulabiliriz:
$F_{net} = m \cdot a$
$10 \text{ N} = 5 \text{ kg} \cdot a$
Şimdi $a$'yı yalnız bırakmak için her iki tarafı $5 \text{ kg}$'a bölelim:
$a = \frac{10 \text{ N}}{5 \text{ kg}}$
$a = 2 \text{ m/s}^2$
Cismin ivmesi $2 \text{ m/s}^2$ olarak bulunur. Bu, cismin her saniyede hızının $2 \text{ m/s}$ arttığı anlamına gelir.
Cisim sabit bir ivme ile hareket ettiğinde, son hızı ($v$), ilk hızı ($v_0$), ivmesi ($a$) ve geçen süre ($t$) arasındaki ilişki şu formülle verilir:
$v = v_0 + a \cdot t$
Verilen değerleri yerine yazalım:
$v = 0 \text{ m/s} + (2 \text{ m/s}^2) \cdot (2 \text{ s})$
$v = 0 + 4 \text{ m/s}$
$v = 4 \text{ m/s}$
Buna göre, cismin $2 \text{ s}$ sonundaki hızı $4 \text{ m/s}$ olacaktır.
Cevap B seçeneğidir.
