Sabit süratli hareket dengelenmiş kuvvet midir Test 2

Sabit süratle hareket eden bir araba için aşağıdaki yargılardan hangisi yanlıştır?

A) Arabanın ivmesi sıfırdır
B) Arabaya etki eden net kuvvet sıfırdır
C) Arabanın hareket yönü değişmemektedir
D) Arabanın kinetik enerjisi sürekli artmaktadır

Sevgili öğrenciler, bu soruda sabit süratle hareket eden bir araba için verilen yargılardan hangisinin yanlış olduğunu bulmamız isteniyor. Fizikte "sürat" ve "hız" kavramları önemlidir. Sürat, hareketin sadece büyüklüğünü (ne kadar hızlı gittiğini) ifade ederken, hız hem büyüklüğü hem de yönü ifade eden vektörel bir niceliktir. "Sabit süratle hareket" ifadesi, arabanın hızının büyüklüğünün değişmediği anlamına gelir. Ancak, bu durumun genellikle düz bir yolda ve yön değiştirmeden gerçekleştiği varsayılır. Şimdi seçenekleri tek tek inceleyelim:

• A) Arabanın ivmesi sıfırdır

  İvme, hızdaki değişimdir. Hız ise hem sürati hem de yönü içerir. Eğer bir araba sabit süratle ve yön değiştirmeden hareket ediyorsa (yani hızı sabitse), hızında herhangi bir değişim olmaz. Hız değişimi olmadığı için arabanın ivmesi sıfırdır. Bu yargı doğrudur.

• B) Arabaya etki eden net kuvvet sıfırdır

  Newton'un İkinci Hareket Yasası'na göre, bir cisme etki eden net kuvvet, cismin kütlesi ile ivmesinin çarpımına eşittir ($F_{net} = ma$). Eğer arabanın ivmesi sıfırsa (A seçeneğinde açıkladığımız gibi), o zaman arabaya etki eden net kuvvet de sıfır olmak zorundadır. Bu yargı doğrudur.

• C) Arabanın hareket yönü değişmemektedir

  Eğer arabanın ivmesi sıfırsa (A seçeneği) ve net kuvvet sıfırsa (B seçeneği), bu durum arabanın hızının sabit olduğu anlamına gelir. Hızın sabit olması için hem süratinin hem de hareket yönünün değişmemesi gerekir. Eğer araba yön değiştirseydi, sürati sabit kalsa bile bir ivmeye sahip olurdu (merkezcil ivme gibi). Dolayısıyla, bu yargı doğrudur.

• D) Arabanın kinetik enerjisi sürekli artmaktadır

  Kinetik enerji, hareket enerjisidir ve $E_k = \frac{1}{2}mv^2$ formülüyle hesaplanır. Burada $m$ arabanın kütlesi, $v$ ise arabanın süratidir. Soruda arabanın sabit süratle hareket ettiği belirtilmiştir. Kütle ($m$) sabit olduğuna ve sürat ($v$) de sabit olduğuna göre, arabanın kinetik enerjisi ($E_k$) de sabit kalacaktır. Sürekli artması mümkün değildir. Bu yargı yanlıştır.

Yukarıdaki analizler sonucunda, sabit süratle hareket eden bir araba için kinetik enerjisinin sürekli arttığı yargısının yanlış olduğunu görmüş olduk.

Cevap D seçeneğidir.