Bir bisikletli düz bir yolda 8 m/s sabit süratle hareket ederken, bisikletlinin hız vektörü ile ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
A) Büyüklüğü sıfırdırSevgili öğrenciler, bu soruyu çözmek için öncelikle hız vektörünün ne anlama geldiğini ve sorudaki anahtar kelimelerin ne ifade ettiğini anlamamız gerekiyor.
Hız, bir cismin birim zamanda yer değiştirmesini ifade eden vektörel bir büyüklüktür. Vektörel olması demek, hem bir büyüklüğe (sayısal değere, yani sürate) hem de bir yöne sahip olması demektir. Yani, bir bisikletlinin hız vektörünü tanımlarken, ne kadar hızlı gittiğini (süratini) ve hangi yöne gittiğini belirtmemiz gerekir.
Soruda verilen iki önemli bilgi var:
1. "Düz bir yolda": Bu ifade, bisikletlinin hareket ettiği yolun doğrusal olduğunu, yani herhangi bir viraj veya dönüş olmadığını belirtir. Düz bir yolda hareket eden bir cismin yönü değişmez. Örneğin, kuzeye doğru düz bir yolda ilerliyorsanız, yönünüz hep kuzeydir.
2. "8 m/s sabit süratle": Sürat, hız vektörünün büyüklüğüdür. "Sabit sürat" ifadesi, bisikletlinin hız vektörünün büyüklüğünün değişmediğini, yani her an $8 \text{ m/s}$ olduğunu gösterir.
Yukarıdaki iki bilgiyi birleştirdiğimizde, bisikletlinin hız vektörünün durumu netleşir:
1. Bisikletlinin hız vektörünün büyüklüğü sabittir (çünkü sürati $8 \text{ m/s}$ olarak sabit verilmiştir).
2. Bisikletlinin hız vektörünün yönü sabittir (çünkü "düz bir yolda" hareket etmektedir).
Dolayısıyla, bisikletlinin hız vektörünün hem büyüklüğü hem de yönü sabittir.
Şimdi bulgularımıza göre seçenekleri tek tek inceleyelim:
A) Büyüklüğü sıfırdır: Yanlış. Bisikletli $8 \text{ m/s}$ süratle hareket ediyor, yani hızının büyüklüğü sıfır değildir.
B) Yönü değişkendir: Yanlış. Bisikletli "düz bir yolda" hareket ettiği için yönü sabittir. Yönü değişken olsaydı, viraj alıyor veya dairesel hareket yapıyor olurdu.
C) Büyüklüğü ve yönü sabittir: Doğru. Yukarıdaki analizimizle tamamen uyumludur. Sürat sabit olduğu için büyüklük sabit, düz yolda olduğu için yön sabittir.
D) Büyüklüğü sabit, yönü değişkendir: Yanlış. Büyüklüğü sabit olsa da, düz yolda hareket ettiği için yönü değişken değildir. Bu durum, örneğin sabit süratle dairesel hareket yapan bir cisim için geçerli olurdu.
Cevap C seçeneğidir.
