Bir fiziksel deneyde iki ucundan sabitlenmiş bir ip üzerinde duran cisimle ilgili;
I. Cismin ağırlığı ipte oluşan gerilim kuvvetine eşittir
II. Cisme etki eden net kuvvet sıfırdır
III. İpte oluşan gerilim kuvvetleri eşit büyüklüktedir
ifadelerinden hangileri doğrudur?
Sevgili öğrenciler, bu soruyu adım adım inceleyelim ve her bir ifadenin doğruluğunu fizik prensipleriyle açıklayalım.
Bu ifade yanlıştır. İp iki ucundan sabitlenmiş ve üzerinde bir cisim duruyorsa, ip cismin ağırlığı altında bir miktar sarkar. Bu durumda ipin her bir bölümünde oluşan gerilim kuvveti ($T$) ipin sarkma açısına ($\theta$) bağlıdır. Cismin ağırlığı ($G$) aşağı doğru etki ederken, ipteki gerilim kuvvetlerinin dikey bileşenleri bu ağırlığı dengeler. Eğer ipin her iki tarafındaki gerilim kuvvetleri eşit büyüklükte ($T$) ve yatayla aynı açıyı ($\theta$) yapıyorsa, dikey denge denklemi $2T \sin\theta = G$ şeklinde yazılır. Buradan $T = \frac{G}{2 \sin\theta}$ olur. İp sarktığı için $\theta$ açısı $0^\circ$ ile $90^\circ$ arasında bir değer alır, dolayısıyla $\sin\theta < 1$ olur. Bu durumda $T$ değeri genellikle $G$'den farklı ve hatta $G/2$'den daha büyük olacaktır. Yani, ipte oluşan gerilim kuvvetinin büyüklüğü cismin ağırlığına eşit değildir.
Bu ifade doğrudur. Soruda "ip üzerinde duran cisim" ifadesi kullanılmıştır. "Duran" kelimesi, cismin dengede olduğunu, yani ivmesinin sıfır olduğunu gösterir. Newton'ın Birinci Yasası'na göre, bir cisim dengede ise (duruyorsa veya sabit hızla hareket ediyorsa) cisme etki eden net kuvvet sıfırdır. Bu durumda, cismin ağırlığı ile ipteki gerilim kuvvetlerinin dikey bileşenlerinin toplamı birbirini dengelediği için net kuvvet sıfırdır.
Bu ifade doğrudur. Fizikte genellikle, kütlesiz ve esnemeyen bir ip üzerinde duran bir cisim söz konusu olduğunda, ipin cismin her iki tarafında oluşan gerilim kuvvetlerinin büyüklükleri eşit kabul edilir. Özellikle, ipin iki ucu aynı yükseklikte sabitlenmişse ve cisim ip üzerinde dengede duruyorsa, simetri nedeniyle ipin cismin her iki tarafındaki bölümlerinde oluşan gerilim kuvvetlerinin büyüklükleri eşit olacaktır. Bu, ipin her noktasında gerilimin aynı büyüklükte olduğu varsayımının bir sonucudur.
Bu durumda, II ve III numaralı ifadeler doğru, I numaralı ifade ise yanlıştır.
Cevap C seçeneğidir.
