Fizikte, bir cisim sabit hızla düzgün doğrusal hareket yaparken aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?
A) Cisme etki eden net kuvvet sıfırdan farklıdırSevgili öğrenciler,
Bu soruda, bir cismin sabit hızla düzgün doğrusal hareket yapması durumunda hangi ifadenin doğru olduğunu bulmamız isteniyor. Fizikteki temel kavramları hatırlayarak adım adım ilerleyelim:
Düzgün doğrusal hareket, bir cismin doğrusal bir yörünge üzerinde sabit hızla hareket etmesidir. "Sabit hız" ifadesi, hem hızın büyüklüğünün (süratinin) hem de yönünün değişmediği anlamına gelir. Yani, cismin hızı zamanla değişmez.
İvme ($a$), hızdaki değişim oranıdır. Matematiksel olarak $a = \frac{\Delta v}{\Delta t}$ şeklinde ifade edilir. Eğer bir cismin hızı (hem büyüklük hem de yön olarak) değişmiyorsa, hızdaki değişim ($\Delta v$) sıfırdır. Hız değişimi sıfır olduğunda, ivme de sıfır olur.
Newton'ın İkinci Hareket Yasası'na göre, bir cisme etki eden net kuvvet ($F_{net}$), cismin kütlesi ($m$) ile ivmesinin ($a$) çarpımına eşittir: $F_{net} = ma$. Eğer cisim sabit hızla hareket ediyorsa, ivmesi sıfırdır ($a=0$). Bu durumda, cisme etki eden net kuvvet de sıfır olmak zorundadır ($F_{net} = m \times 0 = 0$). Dolayısıyla, bu ifade yanlıştır.
Yukarıda açıkladığımız gibi, sabit hızla hareket eden bir cismin hızı değişmediği için hızdaki değişim sıfırdır. Hızdaki değişim sıfır olduğunda, ivme de sıfır olur. Bu ifade doğrudur.
Kinetik enerji ($KE$), bir cismin hareketinden dolayı sahip olduğu enerjidir ve $KE = \frac{1}{2}mv^2$ formülüyle hesaplanır. Burada $m$ kütle, $v$ ise hızın büyüklüğüdür (sürat). Cisim sabit hızla hareket ettiğine göre, $v$ sabittir. Kütle ($m$) de sabit olduğundan, cismin kinetik enerjisi de sabit kalır, artmaz. Dolayısıyla, bu ifade yanlıştır.
Potansiyel enerji, cismin konumuna bağlıdır. Örneğin, yerçekimi potansiyel enerjisi $PE = mgh$ formülüyle hesaplanır. Eğer cisim yatay düzlemde sabit hızla hareket ediyorsa, yüksekliği ($h$) değişmeyeceği için potansiyel enerjisi sabit kalır. Ancak, eğer cisim sabit hızla yukarı veya aşağı doğru hareket ediyorsa (örneğin, sabit hızla yükselen bir asansör), yüksekliği değişeceği için potansiyel enerjisi de değişir. Soru, hareketin yönünü belirtmediği için potansiyel enerjinin her zaman sabit kalacağını söyleyemeyiz. Bu nedenle, bu ifade her zaman doğru değildir.
Tüm seçenekleri değerlendirdiğimizde, sabit hızla düzgün doğrusal hareket yapan bir cismin ivmesinin sıfır olması gerektiği açıkça görülmektedir.
Cevap B seçeneğidir.
