Serbest düşmeye bırakılan bir cisim için aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?
A) İvmesi sabittirSerbest düşme, bir cismin sadece yer çekimi kuvvetinin etkisi altında hareket etmesidir. Bu durumda hava direnci genellikle ihmal edilir. Şimdi seçenekleri tek tek inceleyelim:
Serbest düşme hareketinde, hava direnci ihmal edildiğinde, cisme etki eden tek kuvvet yer çekimi kuvvetidir. Bu kuvvet, cisme sabit bir ivme kazandırır. Bu ivmeye yer çekimi ivmesi ($g$) denir ve değeri Dünya üzerinde yaklaşık olarak $9.8 \text{ m/s}^2$dir. Dolayısıyla, bu ifade doğrudur.
İvme, hızdaki değişim oranıdır. A seçeneğinde de belirtildiği gibi, serbest düşmede ivme sabittir. Sabit ivme demek, cismin hızının her saniye aynı miktarda artması demektir. Bu da hızın düzgün (yani doğrusal olarak) arttığı anlamına gelir. Dolayısıyla, bu ifade doğrudur.
Fizikteki temel prensiplerden biri, hava direncinin olmadığı bir ortamda (vakumda) tüm cisimlerin kütlelerinden bağımsız olarak aynı yer çekimi ivmesiyle düşmesidir. Newton'ın ikinci yasasına göre ivme $a = F/m$ formülüyle bulunur. Yer çekimi kuvveti $F_g = mg$ olduğundan, ivme $a = mg/m = g$ olur. Görüldüğü gibi, cismin kütlesi ($m$) formülden sadeleşir ve ivme sadece yer çekimi ivmesi ($g$) olur. Dolayısıyla, bu ifade doğrudur.
Hava direnci, cismin hareket yönüne zıt yönde etki eden bir kuvvettir. Serbest düşen bir cisim için hava direnci yukarı doğru etki ederek, yer çekimi kuvvetinin aşağı doğru etkisini azaltır. Bu durum, cismin net aşağı doğru ivmesini düşürür ve dolayısıyla cismin hızlanmasını yavaşlatır. Hava direnci olan bir ortamda cisim, hava direnci olmayan bir ortama (vakuma) göre daha yavaş düşer. Hatta yeterince yüksek hızlarda hava direnci, yer çekimi kuvvetine eşit hale gelerek cismin sabit bir terminal hıza ulaşmasına neden olabilir. Bu nedenle, bu ifade yanlıştır.
Cevap D seçeneğidir.
