Sevgili öğrenciler, serbest düşme hareketi, günlük hayatta sıkça karşılaştığımız ve fizik prensiplerini anlamak için harika bir örnektir. Bir cismin serbest düşme hareketi yapması demek, sadece yer çekimi kuvvetinin etkisi altında hareket etmesi demektir (hava direncinin ihmal edildiği varsayılır). Şimdi, verilen ifadeleri adım adım inceleyelim:
- I. Mekanik enerjisi korunur
- Mekanik enerji, bir cismin kinetik enerjisi ($E_k$) ile potansiyel enerjisinin ($E_p$) toplamıdır: $E_{mekanik} = E_k + E_p$.
- Serbest düşme hareketinde, cisim üzerinde iş yapan tek kuvvet yer çekimi kuvvetidir. Yer çekimi kuvveti, korunumlu bir kuvvettir.
- Fizikte, bir sistem üzerinde sadece korunumlu kuvvetler iş yaptığında, sistemin mekanik enerjisi korunur. Yani, cisim aşağı düşerken potansiyel enerjisi azalırken, kinetik enerjisi artar ve bu değişimler birbirini dengeleyerek toplam mekanik enerjiyi sabit tutar.
- Bu nedenle, birinci ifade doğrudur.
- II. Potansiyel enerjisi azalır
- Yer çekimi potansiyel enerjisi, bir cismin yüksekliğine bağlıdır ve $E_p = mgh$ formülüyle hesaplanır. Burada $m$ cismin kütlesi, $g$ yer çekimi ivmesi ve $h$ cismin yerden yüksekliğidir.
- Serbest düşme hareketi yapan bir cisim, aşağı doğru hareket ettiği için yerden yüksekliği ($h$) sürekli olarak azalır.
- Kütle ($m$) ve yer çekimi ivmesi ($g$) sabit olduğuna göre, yükseklik ($h$) azaldıkça cismin potansiyel enerjisi de azalır.
- Bu nedenle, ikinci ifade doğrudur.
- III. İvmesi sabittir
- Serbest düşme hareketi, cismin sadece yer çekimi kuvvetinin etkisi altında hareket etmesi durumudur.
- Yer çekimi kuvveti, cisimlere Dünya yüzeyine yakın bölgelerde yaklaşık olarak $g = 9.8 \ m/s^2$ (veya sorularda genellikle $10 \ m/s^2$ olarak alınır) büyüklüğünde bir ivme kazandırır.
- Bu ivme, cismin kütlesinden bağımsızdır ve hareket süresince yönü (aşağı doğru) ve büyüklüğü sabittir.
- Bu nedenle, üçüncü ifade doğrudur.
Sonuç olarak, serbest düşme hareketi yapan bir cisim için verilen üç ifade de doğrudur.
Cevap D seçeneğidir.
