Bir cisim dönme denge durumundayken;
I. Ağırlık merkezinden geçen düşey doğru, dayanma yüzeyi içinde kalır
II. Cismin potansiyel enerjisi minimumdur
III. Cisme etki eden net kuvvet sıfırdır
ifadelerinden hangileri doğrudur?
Merhaba sevgili öğrencilerim,
Bir cismin dönme denge durumunda olması, sadece dönme hareketi açısından dengede olduğu anlamına gelmez; genellikle cismin hem dönme hem de öteleme hareketi açısından dengede olduğu bir durumu ifade eder. Bu tür bir denge durumunda, cisim ya hareketsizdir ya da sabit hızla hareket etmektedir. Soru, bir cismin denge durumundaki özelliklerini sorgulamaktadır. Şimdi her bir ifadeyi adım adım inceleyelim:
I. Ağırlık merkezinden geçen düşey doğru, dayanma yüzeyi içinde kalır.
Bu ifade, bir cismin kararlı dengede kalabilmesi için temel bir şarttır. Eğer cismin ağırlık merkezinden geçen düşey doğru, cismin dayanma yüzeyinin (tabanının) dışına düşerse, cisim devrilir ve denge durumunu kaybeder. Örneğin, bir kutuyu eğdiğinizde, ağırlık merkezi tabanın dışına çıktığında kutu devrilir. Denge durumunda kalabilmesi için bu koşulun sağlanması zorunludur. Dolayısıyla, bu ifade doğrudur.
II. Cismin potansiyel enerjisi minimumdur.
Fizikte, bir sistemin kararlı dengede olması demek, potansiyel enerjisinin yerel bir minimumda olması demektir. Eğer cismi denge konumundan küçük bir miktar saptırırsak, potansiyel enerjisi artar ve cisim tekrar denge konumuna dönme eğilimi gösterir. Bu durum, cismin en düşük enerji seviyesinde olduğunu ve bu konumda kalmak istediğini gösterir. Örneğin, bir top çukurun dibinde kararlı dengededir ve potansiyel enerjisi minimumdur. Dolayısıyla, bu ifade doğrudur.
III. Cisme etki eden net kuvvet sıfırdır.
Bir cismin öteleme denge durumunda olması için cisme etki eden net kuvvetin sıfır olması gerekir ($ \Sigma \vec{F} = 0 $). Eğer net kuvvet sıfır değilse, cisim Newton'ın ikinci yasasına göre ivmelenir ve denge durumunda kalamaz. "Dönme denge durumu" ifadesi, genellikle cismin hem dönme (net tork sıfır, yani $ \Sigma \vec{\tau} = 0 $) hem de öteleme (net kuvvet sıfır, yani $ \Sigma \vec{F} = 0 $) açısından dengede olduğu genel denge durumunu kapsar. Eğer net kuvvet sıfır olmasaydı, cisim ivmelenir ve "denge durumu" tanımına uymazdı. Dolayısıyla, bu ifade de doğrudur.
Yukarıdaki açıklamalar ışığında, bir cisim dönme denge durumundayken verilen üç ifadenin de doğru olduğunu görmekteyiz.
Cevap D seçeneğidir.
