Sabit hızla düz bir yolda ilerleyen bir araç için aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
A) Net kuvvet sıfırdan farklıdırSevgili öğrenciler,
Bu soruyu çözmek için, bir cismin sabit hızla hareket etmesi durumunda geçerli olan temel fizik prensiplerini hatırlamamız gerekiyor. Özellikle Newton'un hareket yasaları bu konuda bize yol gösterecektir.
Soru, "sabit hızla düz bir yolda ilerleyen bir araç" durumunu ele alıyor. "Sabit hız" ifadesi, aracın hızının hem büyüklüğünün hem de yönünün değişmediği anlamına gelir. Düz bir yolda ilerlediği için yön değişimi zaten yoktur. Bu durum, fizikte ivmenin sıfır olduğu anlamına gelir.
Newton'un İkinci Yasası bize der ki: Bir cisme etki eden net kuvvet ($F_{net}$), cismin kütlesi ($m$) ile ivmesinin ($a$) çarpımına eşittir. Yani, $F_{net} = ma$.
Eğer araç sabit hızla hareket ediyorsa, ivmesi $a = 0$ demektir. Bu durumda, Newton'un İkinci Yasasına göre, araca etki eden net kuvvet de sıfır olmalıdır ($F_{net} = m \times 0 = 0$).
Şimdi her bir seçeneği, öğrendiklerimiz ışığında inceleyelim:
Yukarıda açıkladığımız gibi, sabit hızla hareket eden bir cismin ivmesi sıfırdır ve dolayısıyla net kuvvet de sıfırdır. Eğer net kuvvet sıfırdan farklı olsaydı, araç hızlanır veya yavaşlardı. Bu nedenle A seçeneği yanlıştır.
Hareket eden bir araç her zaman hava direnci ve yuvarlanma sürtünmesi gibi sürtünme kuvvetlerine maruz kalır. Eğer sürtünme kuvveti olmasaydı ve araç hareket ediyorsa, ya hızlanmaya devam ederdi (eğer itme kuvveti varsa) ya da sonsuza kadar aynı hızda hareket ederdi (eğer itme kuvveti kesilirse). Ancak gerçekte sürtünme her zaman vardır ve aracın hareketine karşı koyar. Bu nedenle B seçeneği yanlıştır.
Araca etki eden net kuvvetin sıfır olması gerektiğini biliyoruz. Yatay düzlemde aracı ileri doğru hareket ettiren bir itme kuvveti (motorun sağladığı kuvvet) ve geriye doğru etki eden bir sürtünme kuvveti (hava direnci, yol sürtünmesi) vardır. Net kuvvetin sıfır olması için, ileri yöndeki kuvvetlerin geri yöndeki kuvvetlere eşit olması gerekir. Yani, itme kuvveti, sürtünme kuvvetine eşit olmalıdır. Bu durumda kuvvetler birbirini dengeleyecek ve araç sabit hızla hareket etmeye devam edecektir. Bu nedenle C seçeneği doğrudur.
Hızlanmanın sürekli artması demek, aracın hızının sürekli ve artan bir oranda değişmesi demektir. Bu durum, "sabit hızla" ifadesiyle tamamen çelişir. Sabit hızda ivme sıfırdır, dolayısıyla hızlanma artamaz. Bu nedenle D seçeneği yanlıştır.
Cevap C seçeneğidir.
