Yatay ve sürtünmesiz bir düzlemde durmakta olan 4 kg kütleli bir cisme, yatay doğrultuda 12 N'luk bir kuvvet uygulanıyor.
Cisim 3 saniye sonra hızı kaç m/s olur?
Sevgili öğrenciler, bu soruyu çözmek için iki temel fizik prensibini kullanacağız: Newton'un İkinci Hareket Yasası ve düzgün hızlanan hareket denklemleri. Haydi adım adım ilerleyelim!
Öncelikle soruda bize hangi bilgilerin verildiğini ve bizden ne istendiğini netleştirelim:
Cismin kütlesi ($m$) = $4 \text{ kg}$
Uygulanan kuvvet ($F$) = $12 \text{ N}$ (yatay doğrultuda)
Düzlem sürtünmesizdir (bu, uygulanan kuvvetin tamamının cismi hızlandırmak için kullanılacağı anlamına gelir).
Cisim başlangıçta durmaktadır, yani ilk hızı ($v_0$) = $0 \text{ m/s}$
Geçen süre ($t$) = $3 \text{ s}$
Bizden istenen: $3 \text{ s}$ sonra cismin hızı ($v$) kaç $m/s$ olur?
Bir cisme kuvvet uygulandığında, cisim Newton'un İkinci Hareket Yasası'na göre bir ivme kazanır. Bu yasa bize kuvvet ($F$), kütle ($m$) ve ivme ($a$) arasındaki ilişkiyi verir:
$F = m \cdot a$
Şimdi bilinen değerleri yerine koyarak ivmeyi bulalım:
$12 \text{ N} = 4 \text{ kg} \cdot a$
İvmeyi yalnız bırakmak için her iki tarafı kütleye ($4 \text{ kg}$) bölelim:
$a = \frac{12 \text{ N}}{4 \text{ kg}}$
$a = 3 \text{ m/s}^2$
Demek ki cismimiz her saniye hızını $3 \text{ m/s}$ artıracak.
Cismin ivmesini bulduğumuza göre, şimdi $3 \text{ s}$ sonraki hızını hesaplayabiliriz. Düzgün hızlanan hareket için hız denklemini kullanacağız:
$v = v_0 + a \cdot t$
Burada:
$v$: Son hız
$v_0$: İlk hız ($0 \text{ m/s}$ çünkü cisim duruyordu)
$a$: İvme ($3 \text{ m/s}^2$)
$t$: Süre ($3 \text{ s}$)
Değerleri denklemde yerine koyalım:
$v = 0 \text{ m/s} + (3 \text{ m/s}^2) \cdot (3 \text{ s})$
$v = 0 + 9 \text{ m/s}$
$v = 9 \text{ m/s}$
Yani, $3 \text{ s}$ sonra cismin hızı $9 \text{ m/s}$ olacaktır.
Cevap C seçeneğidir.
