Dengelenmiş kuvvet cisimlere etkileri Test 1

Kütlesi 5 kg olan bir cisim, yatay düzlemde sabit hızla hareket etmektedir. Cisme etki eden sürtünme kuvveti 10 N olduğuna göre, cisme uygulanan itme kuvveti kaç N'dur?

A) 5
B) 10
C) 15
D) 20

Bu soruyu çözmek için öncelikle fizik prensiplerini adım adım anlamamız gerekiyor. Haydi başlayalım:

• Soruyu Anlayalım:

  Bize verilen bilgiler şunlardır: Cismin kütlesi ($m$) = $5$ kg. Cisim sabit hızla hareket ediyor (bu bilgi çok önemli!). Cisme etki eden sürtünme kuvveti ($F_s$) = $10$ N. Bizden istenen, cisme uygulanan itme kuvveti ($F_{uygulanan}$) kaç N olduğudur.

• Sabit Hız Ne Demektir?

  Fizikte bir cismin sabit hızla hareket etmesi demek, o cismin hızının zamanla değişmediği anlamına gelir. Hız değişmiyorsa, cismin ivmesi ($a$) sıfırdır ($a = 0$).

• Newton'ın İkinci Yasası ve Net Kuvvet:

  Newton'ın İkinci Yasası'na göre, bir cisme etki eden net kuvvet ($F_{net}$), cismin kütlesi ($m$) ile ivmesinin ($a$) çarpımına eşittir: $F_{net} = m \cdot a$.

  Mademki cismimiz sabit hızla hareket ediyor ve ivmesi $a = 0$, o zaman cisme etki eden net kuvvet de sıfır olmalıdır:

  $F_{net} = m \cdot 0 = 0$ N.

  Bu, cisme etki eden tüm kuvvetlerin birbirini dengelediği anlamına gelir.

• Kuvvetleri Belirleyelim:

  Yatay düzlemde hareket eden cisme iki temel yatay kuvvet etki eder: Cismi hareket ettirmeye çalışan uygulanan itme kuvveti ($F_{uygulanan}$) ve harekete karşı koyan sürtünme kuvveti ($F_s$). Bu iki kuvvet zıt yönlüdür.

• Net Kuvvet Denklemini Kuralım:

  Cisme etki eden net kuvvet, uygulanan kuvvet ile sürtünme kuvvetinin farkıdır (çünkü zıt yönlüler):

  $F_{net} = F_{uygulanan} - F_s$

  Daha önce bulduğumuz gibi, sabit hızla hareket ettiği için $F_{net} = 0$. O zaman denklemimiz şöyle olur:

  $0 = F_{uygulanan} - F_s$

• Uygulanan Kuvveti Hesaplayalım:

  Denklemi $F_{uygulanan}$ için çözersek:

  $F_{uygulanan} = F_s$

  Soruda sürtünme kuvveti $F_s = 10$ N olarak verilmişti. O halde:

  $F_{uygulanan} = 10$ N.

• Kütle Bilgisi Neden Kullanılmadı?

  Soruda cismin kütlesi $5$ kg olarak verilmiş olsa da, cisim sabit hızla hareket ettiği için ivmesi sıfırdır. Bu durumda net kuvvet de sıfır olduğundan, kütle bilgisi bu özel durumda uygulanan kuvveti bulmak için doğrudan kullanılmamıştır. Bu, bazen sorularda dikkat dağıtıcı bilgiler olabileceğini gösterir.

Bu adımları takip ettiğimizde, cisme uygulanan itme kuvvetinin $10$ N olduğunu buluruz.

Cevap B seçeneğidir.