Sabit süratle hareket eden bir araba için aşağıdaki grafiklerden hangisi doğru değildir?
A) Konum-zaman grafiği doğrusaldır
B) Sürat-zaman grafiği yatay eksene paraleldir
C) İvme-zaman grafiği yatay eksenle çakışıktır
D) Kuvvet-zaman grafiği artan doğrudur
Sevgili öğrenciler, bu soruda sabit süratle hareket eden bir arabanın fiziksel özelliklerini ve bunların grafiklerde nasıl temsil edildiğini anlamamız gerekiyor. "Sabit sürat" ifadesi, arabanın hızının büyüklüğünün zamanla değişmediği anlamına gelir. Genellikle bu tür sorularda, hareketin düz bir yolda olduğu varsayılır, bu da hızın hem büyüklük hem de yön olarak sabit olduğu anlamına gelir.
Sabit süratle hareket eden bir cisim için temel fiziksel çıkarımlar şunlardır:
- Eğer bir cisim sabit süratle hareket ediyorsa, her saniyede eşit mesafe kat eder.
- Düz bir yolda sabit süratle hareket ediyorsa, hızı da sabittir. Yani, hızının değeri ve yönü değişmez.
- Hız sabitse, ivme (hızdaki değişim) sıfırdır. Çünkü ivme, hızdaki değişimin zamana oranıdır ($a = \frac{\Delta v}{\Delta t}$). Eğer $\Delta v = 0$ ise, $a = 0$ olur.
- Newton'un İkinci Yasası'na göre, net kuvvet kütle ile ivmenin çarpımına eşittir ($F_{net} = m \cdot a$). İvme sıfır olduğu için, cisme etki eden net kuvvet de sıfırdır ($F_{net} = m \cdot 0 = 0$).
Şimdi seçenekleri tek tek inceleyelim:
- A) Konum-zaman grafiği doğrusaldır: Konum-zaman grafiğinin eğimi bize hızı verir. Sabit sürat (ve dolayısıyla sabit hız) durumunda, hızın değeri sabittir. Bu da konum-zaman grafiğinin eğiminin sabit olması gerektiği anlamına gelir. Sabit eğime sahip bir grafik, doğrusal bir grafiktir (düz bir çizgidir). Bu ifade doğrudur.
- B) Sürat-zaman grafiği yatay eksene paraleldir: Sürat-zaman grafiğinde dikey eksen sürati, yatay eksen zamanı gösterir. "Sabit sürat" demek, sürat değerinin zamanla değişmediği anlamına gelir. Örneğin, sürat sürekli $50 \text{ km/sa}$ ise, grafikte $50 \text{ km/sa}$ noktasından geçen yatay bir çizgi oluşur. Yatay bir çizgi, zaman eksenine paraleldir. Bu ifade doğrudur.
- C) İvme-zaman grafiği yatay eksenle çakışıktır: Yukarıda belirttiğimiz gibi, sabit süratle (ve sabit hızla) hareket eden bir cismin ivmesi sıfırdır ($a = 0$). İvme-zaman grafiğinde ivme değeri her zaman sıfır olduğunda, grafik zaman ekseni (yatay eksen) üzerinde yer alır. Yani, yatay eksenle çakışır. Bu ifade doğrudur.
- D) Kuvvet-zaman grafiği artan doğrudur: Sabit süratle hareket eden bir cismin ivmesi sıfırdır ($a = 0$). Newton'un İkinci Yasası'na göre net kuvvet $F_{net} = m \cdot a$ olduğundan, ivme sıfırsa net kuvvet de sıfırdır ($F_{net} = 0$). Yani, cisme etki eden net kuvvet zamanla değişmez ve her zaman sıfırdır. Kuvvet-zaman grafiği, ivme-zaman grafiği gibi yatay eksenle çakışık olmalıdır (kuvvetin sıfır olduğu bir doğru). "Artan doğru" ifadesi, kuvvetin zamanla arttığını gösterir ki bu, ivmenin de arttığı anlamına gelir. Bu durum, sabit süratle hareket etme durumuyla çelişir. Bu ifade yanlıştır.
Soru bizden hangi grafiğin doğru olmadığını bulmamızı istediği için, cevabımız D seçeneğidir.
Cevap D seçeneğidir.
