Dünya etrafında dönen bir uydu için aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
A) Merkezcil kuvvet yerçekimi kuvvetidir.Sevgili öğrenciler, bu soru Dünya etrafında dönen bir uydunun hareketini ve bu hareketi sağlayan kuvvetleri anlamamızı istiyor. Her bir seçeneği dikkatlice inceleyelim:
Bir cismin dairesel veya elips şeklinde bir yörüngede hareket edebilmesi için, yörüngenin merkezine doğru sürekli bir kuvvete ihtiyacı vardır. Bu kuvvete "merkezcil kuvvet" denir. Dünya etrafında dönen bir uydu için, Dünya'nın uydu üzerindeki çekim kuvveti (yerçekimi kuvveti) tam da bu merkezcil kuvvet görevini görür. Yerçekimi kuvveti, uydunun düz bir çizgide uzaya fırlamasını engeller ve onu Dünya etrafında dönmeye zorlar. Bu nedenle, bu ifade doğrudur.
Eğer uydunun hızı sürekli artsaydı, yörüngesi kararlı olmazdı. Ya Dünya'dan uzaklaşarak uzaya doğru savrulur ya da yörüngesi sürekli değişirdi. Kararlı bir dairesel yörüngede, uydunun sürati (hızının büyüklüğü) sabittir. Yalnızca hızının yönü sürekli değişir. Elips bir yörüngede ise uydu Dünya'ya yaklaştıkça hızlanır, uzaklaştıkça yavaşlar; ancak sürekli artmaz. Bu nedenle, bu ifade yanlıştır.
"Ağırlık" genellikle bir cismin bir gezegenin yüzeyinde veya yakınında maruz kaldığı yerçekimi kuvvetini ifade eder ($W = mg$). Ancak uzayda, yörüngedeki bir uydu ve içindeki astronotlar "ağırlıksız" olarak kabul edilirler çünkü sürekli bir serbest düşüş halindedirler. Bu durum, onlara etki eden yerçekimi kuvvetinin olmadığı anlamına gelmez; aksine, yerçekimi kuvveti uydunun yörüngede kalmasını sağlayan merkezcil kuvvettir. Ancak "ağırlık" terimi, yörüngedeki bir cisim için kafa karıştırıcı olabilir. Daha doğru ifade, merkezcil kuvvetin yerçekimi kuvveti tarafından sağlandığıdır. Bu ifade, A seçeneği kadar net ve doğru değildir.
Newton'un hareket yasalarına göre, bir cisme etki eden net kuvvet sıfırsa, cisim ya durur ya da sabit hızla düz bir çizgide hareket eder. Uydu dairesel bir yörüngede hareket ettiği için, sürekli olarak yön değiştirmektedir. Yön değiştirmek bir ivme demektir ve ivme olması için de cisme etki eden net bir kuvvetin olması gerekir. Bu net kuvvet, merkezcil kuvvettir. Dolayısıyla, uyduya etki eden net kuvvet sıfır değildir. Bu nedenle, bu ifade yanlıştır.
Yukarıdaki açıklamalar ışığında, Dünya etrafında dönen bir uydu için en doğru ifade A seçeneğidir.
Cevap A seçeneğidir.
