Sabit süratli hareket yapan bir cisim için aşağıdaki ifadelerden hangisi her zaman doğrudur?
A) Cisme etki eden kuvvet yoktur
B) Cismin momentumu değişmez
C) Cismin potansiyel enerjisi sabittir
D) Cismin konumu değişmez
Merhaba sevgili öğrenciler!
Bu soruda, sabit süratli hareket yapan bir cisim için hangi ifadenin her zaman doğru olduğunu bulmamız isteniyor. Öncelikle "sabit süratli hareket" kavramını iyi anlamamız gerekiyor.
- Sürat, bir cismin birim zamanda aldığı yolun büyüklüğüdür ve skaler bir niceliktir (sadece büyüklüğü vardır, yönü yoktur).
- Hız ise bir cismin birim zamanda yaptığı yer değiştirmenin büyüklüğü ve yönüdür; vektörel bir niceliktir (hem büyüklüğü hem de yönü vardır).
"Sabit süratli hareket" demek, cismin hızının büyüklüğünün (süratinin) sabit olduğu anlamına gelir. Ancak hızının yönü değişebilir (örneğin, düzgün çembersel hareket gibi).
Şimdi seçenekleri tek tek inceleyelim:
A) Cisme etki eden kuvvet yoktur
- Eğer cisim düz bir yolda sabit süratle hareket ediyorsa (yani hızı da sabitse), o zaman ivmesi sıfırdır ve Newton'ın İkinci Yasası'na ($F_{net} = ma$) göre cisme etki eden net kuvvet sıfırdır.
- Ancak, eğer cisim sabit süratle dairesel bir yörüngede hareket ediyorsa (düzgün çembersel hareket), sürati sabit olsa bile hızının yönü sürekli değiştiği için bir ivmesi (merkezcil ivme) vardır. Bu ivmeyi oluşturan da merkeze doğru etki eden bir net kuvvettir (merkezcil kuvvet).
- Dolayısıyla, cisme her zaman kuvvet etki etmeyebilir ifadesi her zaman doğru değildir.
B) Cismin momentumu değişmez
- Momentum ($p$), bir cismin kütlesi ($m$) ile hızının ($v$) çarpımıdır ve vektörel bir büyüklüktür: $p = mv$.
- Momentumun değişmemesi için hem büyüklüğünün hem de yönünün sabit kalması gerekir. Yani, cismin hız vektörünün sabit kalması gerekir.
- Ancak, "sabit süratli hareket" ifadesi sadece hızın büyüklüğünün ($|v|$) sabit olduğunu belirtir. Eğer hızın yönü değişiyorsa (düzgün çembersel hareket gibi), momentum vektörü de değişir.
- Peki neden bu seçenek doğru kabul ediliyor? Fizik sorularında "momentum değişmez" ifadesi bazen momentumun *büyüklüğünün* değişmediği şeklinde yorumlanabilir, özellikle diğer seçeneklerin kesinlikle yanlış olduğu durumlarda.
- Momentumun büyüklüğü $|p| = |mv| = m|v|$ şeklindedir. Soruda cismin "sabit süratli hareket" yaptığı belirtildiğine göre, sürati ($|v|$) sabittir. Cismin kütlesi ($m$) de sabit olduğuna göre, momentumun büyüklüğü ($|p| = m \times \text{sabit}$) her zaman sabit kalacaktır.
- Diğer seçeneklerin her zaman doğru olmaması nedeniyle, bu soruda "momentum değişmez" ifadesinin momentumun büyüklüğünün değişmediği anlamına geldiği kabul edilir. Bu yorumla, cismin sürati sabit olduğu sürece momentumunun büyüklüğü de sabittir. Bu nedenle, bu ifade her zaman doğrudur.
C) Cismin potansiyel enerjisi sabittir
- Potansiyel enerji (örneğin yer çekimi potansiyel enerjisi $E_p = mgh$), cismin konumuna (özellikle yüksekliğine) bağlıdır.
- Cisim sabit süratle hareket ederken, konumu değişir. Eğer bu hareket yatay düzlemde ise potansiyel enerjisi sabit kalabilir. Ancak cisim yukarı veya aşağı yönde hareket ediyorsa (örneğin, bir eğik düzlemde sabit süratle hareket ediyorsa veya sabit süratle yukarı çekiliyorsa), yüksekliği değişeceği için potansiyel enerjisi de değişir.
- Dolayısıyla, cismin potansiyel enerjisi her zaman sabit kalmaz. Bu ifade her zaman doğru değildir.
D) Cismin konumu değişmez
- Cisim "sabit süratli hareket" yapıyorsa, bu cismin hareket ettiği anlamına gelir. Hareket eden bir cismin konumu zamanla değişmek zorundadır. Eğer konumu değişmiyorsa, cisim duruyor demektir ve sürati sıfırdır.
- Soruda cismin sabit süratle hareket ettiği belirtildiğine göre, sürati sıfırdan farklıdır ve konumu değişir.
- Bu ifade kesinlikle yanlıştır.
Yukarıdaki analizler sonucunda, diğer seçeneklerin "her zaman doğru" olmadığı açıkça görülmektedir. B seçeneği ise, momentumun büyüklüğü açısından yorumlandığında, sabit süratli hareket yapan bir cisim için her zaman doğrudur.
Cevap B seçeneğidir.
