Kütlesi 2 kg olan bir cisim 10 m/s sabit hızla hareket ederken sürtünmeli yüzeye giriyor ve 5 saniye sonra duruyor. Cisme etki eden sürtünme kuvveti kaç Newton'dur? (F = m·a)
A) 2Sevgili öğrenciler, bu soruyu çözmek için adım adım ilerleyelim ve fizik prensiplerini uygulayarak sonuca ulaşalım.
Öncelikle soruda bize hangi bilgiler verilmiş, bunları net bir şekilde belirleyelim:
Cismin kütlesi ($m$) = $2 \text{ kg}$
Cismin ilk hızı ($v_0$) = $10 \text{ m/s}$
Cisim durduğu için son hızı ($v$) = $0 \text{ m/s}$
Cismin durma süresi ($t$) = $5 \text{ s}$
Bizden istenen: Cisme etki eden sürtünme kuvveti ($F_s$).
Cisim sabit hızla hareket ederken sürtünmeli yüzeye girip yavaşlayarak durduğuna göre, bir ivmeye maruz kalmıştır. İvme, hızdaki değişimin zamana oranıdır. Formülü $a = \frac{\Delta v}{t}$ veya $a = \frac{v - v_0}{t}$ şeklindedir.
Hız değişimi ($\Delta v$) = Son hız ($v$) - İlk hız ($v_0$) = $0 \text{ m/s} - 10 \text{ m/s} = -10 \text{ m/s}$
Şimdi ivmeyi hesaplayalım:
İvme ($a$) = $\frac{-10 \text{ m/s}}{5 \text{ s}} = -2 \text{ m/s}^2$
Buradaki negatif işaret, ivmenin cismin hareket yönünün tersine olduğunu, yani cismin yavaşladığını gösterir. Sürtünme kuvveti de her zaman harekete zıt yönde etki ettiği için bu sonuç fiziksel olarak mantıklıdır.
Newton'un İkinci Yasası'na göre, bir cisme etki eden net kuvvet, cismin kütlesi ile ivmesinin çarpımına eşittir ($F_{net} = m \cdot a$). Bu durumda, cisme etki eden tek net kuvvet sürtünme kuvvetidir ($F_s$).
Kuvvetin büyüklüğünü bulduğumuz için ivmenin mutlak değerini kullanabiliriz: $|a| = 2 \text{ m/s}^2$.
Sürtünme kuvveti ($F_s$) = Kütle ($m$) $\cdot$ İvme ($|a|$)
$F_s = 2 \text{ kg} \cdot 2 \text{ m/s}^2$
$F_s = 4 \text{ N}$
Bu adımları takip ederek, cisme etki eden sürtünme kuvvetinin $4 \text{ Newton}$ olduğunu bulduk.
Cevap B seçeneğidir.
