Dengelenmemiş kuvvetin özellikleri Test 1

Durmakta olan bir araba, sürtünmesiz bir yolda düzgün hızlanarak 10 saniyede 50 m yol alıyor.
Bu araba için aşağıdakilerden hangisi yanlıştır?

A) Arabanın ivmesi sabittir.
B) Arabanın üzerine net kuvvet etki etmektedir.
C) Arabanın sürati artmaktadır.
D) Arabanın üzerindeki kuvvetler dengelenmiştir.

Bu soruyu çözmek için, hareket ve kuvvet kavramlarını hatırlayalım. Bir arabanın hareketini inceleyerek verilen seçenekleri değerlendirelim.

• Verilen Bilgileri Anlayalım:
  • Araba durmakta iken harekete başlıyor: Bu, ilk hızının $v_0 = 0$ m/s olduğu anlamına gelir.
  • Sürtünmesiz bir yolda: Bu, sürtünme kuvvetinin olmadığını ve hareketin sadece uygulanan net kuvvetle ilgili olduğunu gösterir.
  • Düzgün hızlanarak: Bu, arabanın ivmesinin ($a$) sabit olduğu anlamına gelir.
  • 10 saniyede 50 m yol alıyor: Zaman $t = 10$ s, yer değiştirme $\Delta x = 50$ m.
• Seçenekleri Değerlendirelim:
  • A) Arabanın ivmesi sabittir.

    Soruda "düzgün hızlanarak" ifadesi geçmektedir. Fizikte "düzgün hızlanma" terimi, ivmenin sabit olduğu, yani hızın her saniye eşit miktarda arttığı anlamına gelir. Dolayısıyla, bu ifade doğrudur.

  • B) Arabanın üzerine net kuvvet etki etmektedir.

    Newton'un İkinci Hareket Yasası'na göre, bir cisim ivmeleniyorsa ($a \neq 0$), üzerine etki eden bir net kuvvet ($F_{net} = m \cdot a$) vardır. Arabamız durmaktan başlayıp hızlandığına göre, ivmesi sıfırdan farklıdır. Bu durumda, araba üzerine bir net kuvvet etki etmelidir. Dolayısıyla, bu ifade doğrudur.

  • C) Arabanın sürati artmaktadır.

    Araba durmaktan başlayıp "hızlanarak" hareket ettiğine göre, hızı zamanla artmaktadır. Hızın büyüklüğü olan sürat de artacaktır. İlk hızı $0$ m/s iken, belirli bir süre sonra bir hıza ulaşacaktır. Örneğin, $\Delta x = v_0 t + \frac{1}{2}at^2$ formülünden $50 = 0 \cdot 10 + \frac{1}{2}a(10)^2 \Rightarrow 50 = 50a \Rightarrow a = 1$ m/s$^2$ buluruz. Son hız ise $v = v_0 + at = 0 + 1 \cdot 10 = 10$ m/s olur. Görüldüğü gibi sürat $0$'dan $10$ m/s'ye çıkmıştır. Dolayısıyla, bu ifade doğrudur.

  • D) Arabanın üzerindeki kuvvetler dengelenmiştir.

    Kuvvetlerin dengelenmiş olması, net kuvvetin sıfır olduğu ($F_{net} = 0$) anlamına gelir. Newton'un İkinci Yasası'na göre, net kuvvet sıfırsa, cismin ivmesi de sıfırdır ($a = 0$). İvmesi sıfır olan bir cisim ya durur ya da sabit hızla hareket eder. Ancak soruda arabanın "düzgün hızlandığı" belirtilmiştir, bu da ivmesinin sıfırdan farklı olduğu anlamına gelir. İvme sıfırdan farklı olduğuna göre, net kuvvet de sıfırdan farklıdır ve kuvvetler dengelenmemiştir. Dolayısıyla, bu ifade yanlıştır.

Cevap D seçeneğidir.