10 N ağırlığındaki bir cisim, yatay düzlemde 10 N'luk yatay kuvvetle itilmesine rağmen hareket etmiyorsa, sürtünme kuvveti için ne söylenebilir?
A) Sürtünme kuvveti 10 N'dan küçüktür
B) Sürtünme kuvveti 10 N'dan büyüktür
C) Sürtünme kuvveti 10 N'dur
D) Sürtünme kuvveti yoktur
Sevgili öğrenciler, bu soruyu çözmek için cisimler üzerindeki kuvvet dengesi prensibini anlamamız gerekiyor. Bir cisim hareket etmiyorsa, üzerine etki eden net kuvvet sıfır demektir.
- Verilen Bilgiler: Bize cismin ağırlığının 10 N olduğu, yatay düzlemde 10 N'luk yatay kuvvetle itildiği ve cismin hareket etmediği bilgisi verilmiştir. Cismin ağırlığı, sürtünme kuvvetinin maksimum değerini belirlemede rol oynasa da, cismin hareket etmediği bilgisi bize sürtünme kuvvetinin anlık değerini doğrudan bulma imkanı sunar.
- Kuvvet Dengesi Prensibi: Bir cisim duruyorsa veya sabit hızla hareket ediyorsa, üzerine etki eden net kuvvet sıfırdır. Bu duruma "denge" denir. Sorumuzda cisim hareket etmediği için denge durumundadır.
- Yatay Yöndeki Kuvvetler: Cisme yatay yönde iki ana kuvvet etki eder: uygulanan itme kuvveti (10 N) ve bu itme kuvvetine zıt yönde etki eden sürtünme kuvveti.
- Sürtünme Kuvvetinin Türü: Cisim hareket etmediği için burada söz konusu olan sürtünme kuvveti "statik sürtünme kuvveti"dir. Statik sürtünme kuvveti, cismi hareket ettirmeye çalışan kuvvete eşit ve zıt yönde bir kuvvet uygulayarak cismin hareket etmesini engeller. Bu, statik sürtünme kuvvetinin belirli bir maksimum değere kadar kendini ayarlayabildiği anlamına gelir.
- Sürtünme Kuvvetinin Hesaplanması: Cisim hareket etmediğine göre, yatay yöndeki kuvvetlerin birbirini dengelemesi gerekir. Yani, uygulanan itme kuvveti ($F_{uygulanan}$) ile sürtünme kuvveti ($F_{sürtünme}$) birbirine eşit büyüklükte ve zıt yönde olmalıdır. Denge durumunda $F_{uygulanan} = F_{sürtünme}$ eşitliği geçerlidir. Uygulanan kuvvet 10 N olduğuna göre, sürtünme kuvveti de 10 N olmalıdır.
- Sonuç: Cisim 10 N'luk bir kuvvetle itilmesine rağmen hareket etmiyorsa, bu kuvveti dengeleyen sürtünme kuvveti de 10 N büyüklüğünde olmalıdır. Eğer sürtünme kuvveti 10 N'dan küçük olsaydı, net bir kuvvet oluşur ve cisim hareket ederdi. Eğer 10 N'dan büyük olsaydı, bu durumda cismin ters yönde hareket etmeye çalışması gerekirdi ki bu da uygulanan kuvvetin yönüne aykırı olurdu.
Cevap C seçeneğidir.
