Aşağıdaki durumların hangisinde cisme etki eden net kuvvet sıfır değildir?
A) Havada sabit duran helikopter
B) Yatay yolda sabit hızla giden bisiklet
C) Yere düşen elma
D) Limanda bağlı duran gemi
Bir cisme etki eden net kuvvetin sıfır olup olmadığını anlamak için, cismin hareket durumuna bakmamız gerekir. Fizikteki temel prensiplerden biri olan Newton'un Birinci Hareket Yasası (Eylemsizlik Yasası) der ki:
- Eğer bir cisim duruyorsa veya sabit hızla (hem sürati hem de yönü değişmeden) hareket ediyorsa, cisme etki eden net kuvvet sıfırdır ($F_{net} = 0$). Bu durumda cismin ivmesi de sıfırdır ($a = 0$).
- Eğer bir cismin hızı değişiyorsa (yani sürati artıyor, azalıyor veya hareket yönü değişiyorsa), cisim ivmeleniyor demektir ($a \neq 0$). Bu durumda cisme etki eden net kuvvet sıfır değildir ($F_{net} = ma$ ve $F_{net} \neq 0$).
Şimdi seçenekleri bu prensibe göre inceleyelim:
- A) Havada sabit duran helikopter: "Sabit duran" ifadesi, helikopterin hızının sıfır olduğu ve değişmediği anlamına gelir. Hızı sabit olduğu için ivmesi sıfırdır ($a = 0$). Dolayısıyla, helikoptere etki eden net kuvvet sıfırdır ($F_{net} = 0$). Helikopterin ağırlığı ile motorlarının oluşturduğu kaldırma kuvveti birbirini dengeler.
- B) Yatay yolda sabit hızla giden bisiklet: "Sabit hızla giden" ifadesi, bisikletin süratinin ve yönünün değişmediği anlamına gelir. Hızı sabit olduğu için ivmesi sıfırdır ($a = 0$). Dolayısıyla, bisiklete etki eden net kuvvet sıfırdır ($F_{net} = 0$). Bisikletin ileri yöndeki itme kuvveti ile sürtünme ve hava direnci kuvvetleri birbirini dengeler.
- C) Yere düşen elma: Yerçekimi etkisiyle düşen bir elmanın hızı sürekli olarak artar. Hızı arttığı için elma ivmelenmektedir ($a \neq 0$). İvmesi sıfır olmadığı için, elmaya etki eden net kuvvet sıfır değildir ($F_{net} = ma$ ve $F_{net} \neq 0$). Bu durumda elmaya etki eden net kuvvet, yerçekimi kuvvetidir (hava direncini ihmal edersek).
- D) Limanda bağlı duran gemi: "Bağlı duran" ifadesi, geminin hızının sıfır olduğu ve değişmediği anlamına gelir. Hızı sabit olduğu için ivmesi sıfırdır ($a = 0$). Dolayısıyla, gemiye etki eden net kuvvet sıfırdır ($F_{net} = 0$). Geminin ağırlığı ile suyun kaldırma kuvveti birbirini dengelerken, bağlama halatları da olası akıntı veya rüzgar kuvvetlerini dengeler.
Yukarıdaki analizlere göre, sadece yere düşen elmanın hızı değişmekte, yani ivmelenmektedir. Bu durumda cisme etki eden net kuvvet sıfır değildir.
Cevap C seçeneğidir.
