Yatay düzlemde sabit hızla hareket eden bir cisim üzerine aynı doğrultuda ve zıt yönde iki kuvvet etki etmektedir. Büyük kuvvet 25 N olduğuna göre, küçük kuvvet kaç N'dur?
A) 0Sevgili öğrenciler, bu soruyu adım adım inceleyelim ve fizik prensiplerini kullanarak doğru cevabı bulalım. Unutmayın, fizikte her kelimenin bir anlamı vardır!
Soruda bize cismin "yatay düzlemde sabit hızla hareket ettiği" söyleniyor. Bu ifade, fizikte çok önemli bir anlama sahiptir. Bir cisim sabit hızla hareket ediyorsa, bu, cismin hızının hem büyüklüğünün hem de yönünün değişmediği anlamına gelir. Hızda bir değişiklik (yani ivmelenme) yoksa, cismin ivmesi $a = 0$'dır.
Newton'un İkinci Hareket Yasası bize bir cisim üzerindeki net kuvvet ($F_{net}$) ile cismin kütlesi ($m$) ve ivmesi ($a$) arasındaki ilişkiyi verir: $F_{net} = m \cdot a$.
Eğer Adım 1'de bulduğumuz gibi cismin ivmesi $a = 0$ ise, bu durumda denklemimiz şöyle olur: $F_{net} = m \cdot 0$. Buradan da $F_{net} = 0$ sonucuna ulaşırız. Yani, sabit hızla hareket eden bir cisim üzerindeki net kuvvet sıfır olmalıdır.
Soruda, cisme "aynı doğrultuda ve zıt yönde iki kuvvet etki ettiği" belirtiliyor. Bu, kuvvetlerin birbirini dengelemeye çalıştığı anlamına gelir. Net kuvveti bulmak için, zıt yönlü kuvvetlerin büyüklüklerini birbirinden çıkarmamız gerekir.
Büyük kuvveti $F_B$ ve küçük kuvveti $F_K$ ile gösterelim. Net kuvvet, bu iki kuvvetin farkı olacaktır: $F_{net} = F_B - F_K$ (veya $F_K - F_B$, önemli olan farkın büyüklüğüdür).
Adım 2'de net kuvvetin sıfır olması gerektiğini bulduk ($F_{net} = 0$). Adım 3'te ise net kuvvetin $F_B - F_K$ olduğunu belirttik. O halde, bu iki bilgiyi birleştirebiliriz:
$F_B - F_K = 0$
Bu denklemden, $F_B = F_K$ sonucuna varırız. Yani, cisim üzerindeki zıt yönlü kuvvetler birbirine eşit büyüklükte olmalıdır ki net kuvvet sıfır olsun ve cisim sabit hızla hareket etmeye devam etsin.
Soruda büyük kuvvetin $25 N$ olduğu verilmiş ($F_B = 25 N$). O zaman küçük kuvvet de aynı büyüklükte olmalıdır.
$F_K = 25 N$
Bu durumda, küçük kuvvetin büyüklüğü $25 N$'dır.
Cevap D seçeneğidir.
