Dengelenmemiş kuvvet nedir Test 1

Kütlesi 5 kg olan bir cisme 30 N'luk yatay kuvvet uygulanıyor. Cisim 4 m/s² ivme ile hareket ediyor. Buna göre cisim ile yüzey arasındaki sürtünme katsayısı kaçtır? (g = 10 m/s²)

A) 0,1
B) 0,2
C) 0,3
D) 0,4

Sevgili öğrenciler, bu soruyu adım adım çözerek, cisimlerin hareketini ve sürtünme kuvvetini nasıl hesapladığımızı birlikte öğrenelim. Unutmayın, fizik problemlerini çözerken en önemli adım, olayı doğru analiz etmek ve kuvvetleri belirlemektir!

• 1. Adım: Verilenleri ve İstenenleri Belirleyelim

  Öncelikle soruda bize hangi bilgiler verilmiş ve bizden ne isteniyor, bunları netleştirelim:

  • Cismin kütlesi ($m$) = $5 \text{ kg}$
  • Uygulanan yatay kuvvet ($F_{uygulanan}$) = $30 \text{ N}$
  • Cismin ivmesi ($a$) = $4 \text{ m/s}^2$
  • Yerçekimi ivmesi ($g$) = $10 \text{ m/s}^2$
  • İstenen: Cisim ile yüzey arasındaki sürtünme katsayısı ($\mu_s$)
• 2. Adım: Cisme Etki Eden Kuvvetleri Çizelim ve Dikey Kuvvet Dengesi

  Bir cisme etki eden kuvvetleri görselleştirmek, problemi anlamanın anahtarıdır. Cisme etki eden kuvvetler şunlardır:

  • Uygulanan Kuvvet ($F_{uygulanan}$): Yatayda, $30 \text{ N}$ büyüklüğünde.
  • Sürtünme Kuvveti ($F_s$): Cismin hareket yönüne zıt yönde etki eder. Bu kuvveti bulmamız gerekecek.
  • Yerçekimi Kuvveti (Ağırlık, $G$): Cismin kütlesi nedeniyle aşağı doğru etki eden kuvvettir. Formülü $G = m \cdot g$'dir.
  • Normal Kuvvet ($N$): Yüzeyin cisme uyguladığı, yüzeye dik ve yukarı yönlü tepki kuvvetidir. Cisim dikeyde hareket etmediği için normal kuvvet, ağırlık kuvvetine eşittir.

  Şimdi normal kuvveti hesaplayalım:

  $N = G = m \cdot g$

  $N = 5 \text{ kg} \cdot 10 \text{ m/s}^2 = 50 \text{ N}$

• 3. Adım: Yatay Kuvvetleri ve Newton'un İkinci Yasasını Uygulayalım

  Cisim yatayda ivmeli hareket ettiğine göre, yatayda bir net kuvvet vardır. Newton'un İkinci Yasası'na göre net kuvvet ($F_{net}$), kütle ($m$) ile ivmenin ($a$) çarpımına eşittir: $F_{net} = m \cdot a$.

  Yatayda cisme etki eden kuvvetler, uygulanan kuvvet ve sürtünme kuvvetidir. Uygulanan kuvvet hareket yönünde, sürtünme kuvveti ise hareket yönüne zıttır. Bu durumda net kuvvet:

  $F_{net} = F_{uygulanan} - F_s$

  Bu iki ifadeyi birleştirelim:

  $F_{uygulanan} - F_s = m \cdot a$

  Şimdi bilinen değerleri yerine koyalım:

  $30 \text{ N} - F_s = 5 \text{ kg} \cdot 4 \text{ m/s}^2$

  $30 \text{ N} - F_s = 20 \text{ N}$

  Buradan sürtünme kuvvetini ($F_s$) bulabiliriz:

  $F_s = 30 \text{ N} - 20 \text{ N} = 10 \text{ N}$

• 4. Adım: Sürtünme Katsayısını Hesaplayalım

  Sürtünme kuvvetinin formülü $F_s = \mu_s \cdot N$'dir. Biz $F_s$'yi ($10 \text{ N}$) ve $N$'yi ($50 \text{ N}$) bulduk. Şimdi bu değerleri formülde yerine koyarak sürtünme katsayısı ($\mu_s$) değerini bulabiliriz:

  $10 \text{ N} = \mu_s \cdot 50 \text{ N}$

  Sürtünme katsayısını yalnız bırakalım:

  $\mu_s = \frac{10 \text{ N}}{50 \text{ N}}$

  $\mu_s = \frac{1}{5}$

  $\mu_s = 0.2$

  Sürtünme katsayısının birimi yoktur, çünkü iki kuvvetin oranından elde edilir.

Böylece cisim ile yüzey arasındaki sürtünme katsayısını $0.2$ olarak bulmuş olduk. Harika bir iş çıkardınız!

Cevap B seçeneğidir.