Düz bir yolda 20 m/s sabit hızla giden bir otomobilin üzerine etki eden kuvvetler için aşağıdakilerden hangisi söylenebilir?
A) Net kuvvet sıfırdan farklıdır
B) Motor kuvveti sürtünme kuvvetinden büyüktür
C) Tüm kuvvetlerin bileşkesi sıfırdır
D) İvmesi pozitiftir
Merhaba sevgili öğrenciler!
Bu soruyu çözmek için, hareket halindeki bir cisme etki eden kuvvetler ve hız arasındaki ilişkiyi anlamamız gerekiyor. Özellikle "sabit hız" ifadesi çok önemli bir ipucu.
- "Sabit hızla gitmek" ne anlama gelir?
- Bir cismin hızı sabitse, yani ne artıyor ne de azalıyorsa, o cismin ivmesi (hızındaki değişim) sıfırdır. İvme, hızın zamanla nasıl değiştiğini gösteren bir büyüklüktür. Eğer hız değişmiyorsa, ivme yoktur.
- Newton'ın İkinci Hareket Yasası:
- Newton'ın İkinci Yasası der ki: Bir cisme etki eden net kuvvet, cismin kütlesi ile ivmesinin çarpımına eşittir ($F_{net} = m \cdot a$). Burada $F_{net}$ net kuvveti, $m$ kütleyi ve $a$ ivmeyi temsil eder.
- Sabit hız ve net kuvvet ilişkisi:
- Yukarıda belirttiğimiz gibi, otomobil sabit hızla gittiği için ivmesi ($a$) sıfırdır. Newton'ın İkinci Yasası'na göre, eğer ivme sıfırsa ($a=0$), o zaman cisme etki eden net kuvvet de sıfır olmak zorundadır ($F_{net} = m \cdot 0 \implies F_{net} = 0$). Net kuvvet, cisme etki eden tüm kuvvetlerin vektörel toplamıdır, yani bileşkesidir.
- Şimdi seçenekleri inceleyelim:
- A) Net kuvvet sıfırdan farklıdır: Bu ifade, otomobilin ivmeli hareket yaptığını (hızlandığını veya yavaşladığını) gösterir. Oysa otomobil sabit hızla gitmektedir. Bu nedenle A seçeneği yanlıştır.
- B) Motor kuvveti sürtünme kuvvetinden büyüktür: Eğer motor kuvveti sürtünme kuvvetinden büyük olsaydı, otomobilin hareket yönünde bir net kuvvet oluşur ve otomobil hızlanırdı. Bu da sabit hız koşuluna aykırıdır. Sabit hızla giderken motor kuvveti, sürtünme ve hava direnci gibi karşıt kuvvetleri dengelemelidir. Bu nedenle B seçeneği yanlıştır.
- C) Tüm kuvvetlerin bileşkesi sıfırdır: Bu ifade, cisme etki eden tüm kuvvetlerin birbirini dengelediği ve dolayısıyla net kuvvetin sıfır olduğu anlamına gelir. Net kuvvetin sıfır olması, cismin ya durduğu ya da sabit hızla hareket ettiği anlamına gelir. Otomobil sabit hızla hareket ettiği için bu ifade doğrudur.
- D) İvmesi pozitiftir: İvmenin pozitif olması, otomobilin hızının arttığı anlamına gelir. Oysa otomobil sabit hızla gitmektedir. Bu nedenle D seçeneği yanlıştır.
Sonuç olarak, bir cisim sabit hızla hareket ediyorsa, üzerine etki eden tüm kuvvetlerin bileşkesi sıfır olmalıdır. Bu, Newton'ın hareket yasalarının temel bir sonucudur.
Cevap C seçeneğidir.
