Bir asansör sabit hızla yükselirken içindeki bir yolcu için aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
A) Net kuvvet yukarı yöndedirBu soruyu çözmek için, hareket ve kuvvet arasındaki ilişkiyi anlamamız gerekiyor. Özellikle Newton'ın Hareket Yasaları bu konuda bize yol gösterecektir.
Sorudaki en kritik bilgi, asansörün "sabit hızla yükselmesi" ifadesidir. Fizikte sabit hız (veya sabit sürat ve yön), cismin ivmesinin sıfır olduğu anlamına gelir. Yani, asansör ne hızlanıyor ne de yavaşlıyor; sadece sabit bir tempoda yukarı doğru hareket ediyor.
Şimdi Newton'ın İkinci Yasası'nı hatırlayalım: Bir cisme etki eden net kuvvet, cismin kütlesi ile ivmesinin çarpımına eşittir ($F_{net} = ma$).
Mademki asansörün ve dolayısıyla içindeki yolcunun ivmesi sıfırdır ($a=0$), o zaman yolcuya etki eden net kuvvet de sıfır olmalıdır. Çünkü $F_{net} = m \times 0 = 0$.
Bu bilgi ışığında seçenekleri değerlendirelim:
A) Net kuvvet yukarı yöndedir: Bu durum, asansörün yukarı doğru hızlandığı (yani yukarı yönde bir ivmeye sahip olduğu) zaman geçerli olurdu. Ancak asansör sabit hızla hareket ettiği için ivmesi sıfırdır.
B) Net kuvvet aşağı yöndedir: Bu durum, asansörün aşağı doğru hızlandığı veya yukarı doğru yavaşladığı (yani aşağı yönde bir ivmeye sahip olduğu) zaman geçerli olurdu. Ancak asansör sabit hızla hareket ettiği için ivmesi sıfırdır.
C) Net kuvvet sıfırdır: Bu seçenek, bizim ivmenin sıfır olduğu sonucumuzla tamamen uyumludur. Sabit hızla hareket eden veya duran bir cisim üzerinde net kuvvet sıfırdır. Bu duruma denge durumu denir.
D) Yolcunun ağırlığı artmıştır: Yolcunun gerçek ağırlığı ($W = mg$) sabittir ve değişmez. Ağırlık, kütle ($m$) ile yerçekimi ivmesinin ($g$) çarpımıdır ve bu değerler asansörün hareketiyle değişmez. Asansör hızlandığında veya yavaşladığında değişen şey görünen ağırlık (yani zeminin yolcuya uyguladığı normal kuvvet) olur. Sabit hızda hareket ederken görünen ağırlık da gerçek ağırlığa eşittir, yani artmamıştır.
Bu adımları takip ettiğimizde, asansör sabit hızla yükselirken içindeki yolcuya etki eden net kuvvetin sıfır olması gerektiği sonucuna varırız.
Cevap C seçeneğidir.
