Masanın üzerinde duran bir kitaba etki eden kuvvetler için aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
A) Yalnızca yer çekimi kuvveti etki eder
B) Net kuvvet sıfırdan farklıdır
C) Dengelenmemiş kuvvetler etki eder
D) Yer çekimi ve normal kuvvet birbirini dengeler
Sevgili öğrenciler, bu soru, bir cismin dengede kalması durumunda üzerine etki eden kuvvetleri anlamamızı istiyor. Bir cismin hareket durumunu incelemek için ona etki eden kuvvetleri doğru bir şekilde belirlememiz çok önemlidir. Şimdi adım adım bu durumu inceleyelim:
-
Cismin Durumu: Soruda, kitabın "masanın üzerinde durduğu" belirtiliyor. Bu ifade, kitabın hareket etmediği, yani durgun olduğu anlamına gelir. Fizikte, bir cisim durgun haldeyse veya sabit hızla hareket ediyorsa, üzerine etki eden net kuvvet sıfırdır. Bu durum, Newton'un Birinci Hareket Yasası'nın temel bir prensibidir.
-
Yer Çekimi Kuvveti ($F_g$): Dünya üzerindeki her cisme etki eden temel bir kuvvet vardır: yer çekimi kuvveti. Bu kuvvet, kitabı sürekli olarak Dünya'nın merkezine doğru, yani masanın yüzeyine dik olarak aşağıya çeker. Eğer sadece bu kuvvet etki etseydi, kitap masanın içinden geçerek aşağı düşerdi.
-
Normal Kuvvet ($F_N$): Kitap masanın üzerinde durduğuna ve aşağı düşmediğine göre, masanın kitaba yukarı doğru bir kuvvet uyguluyor olması gerekir. Bu kuvvete normal kuvvet denir. Normal kuvvet, bir yüzeyin kendisine temas eden cisme, yüzeye dik olarak uyguladığı tepki kuvvetidir. Masanın kitaba uyguladığı bu normal kuvvet, yer çekimi kuvvetinin tam tersi yönde ve aynı büyüklüktedir.
-
Kuvvetlerin Dengesi: Kitap durgun olduğu için, üzerine etki eden tüm kuvvetlerin toplamı (net kuvvet) sıfır olmalıdır. Bu durumda, aşağı yönlü yer çekimi kuvveti ($F_g$) ile yukarı yönlü normal kuvvet ($F_N$) birbirini büyüklük olarak eşitler ve yön olarak zıt oldukları için birbirlerini dengelerler. Yani, $F_g = F_N$ ve net kuvvet sıfırdır.
-
Seçeneklerin Değerlendirilmesi:
- A) Yalnızca yer çekimi kuvveti etki eder: Yanlıştır. Eğer sadece yer çekimi etki etseydi, kitap masanın içinden düşerdi.
- B) Net kuvvet sıfırdan farklıdır: Yanlıştır. Kitap durgun olduğu için net kuvvet sıfırdır. Net kuvvet sıfırdan farklı olsaydı, kitap hızlanırdı.
- C) Dengelenmemiş kuvvetler etki eder: Yanlıştır. Bu ifade, net kuvvetin sıfırdan farklı olduğu anlamına gelir ki bu da kitabın hızlanmasına neden olurdu. Kitap durgun olduğu için kuvvetler dengelenmiştir.
- D) Yer çekimi ve normal kuvvet birbirini dengeler: Doğrudur. Aşağı yönlü yer çekimi kuvveti ile yukarı yönlü normal kuvvet birbirine eşit ve zıt yönde olduğu için birbirlerini dengelerler ve kitabın durgun kalmasını sağlarlar.
Bu analizler sonucunda, masanın üzerinde duran bir kitaba etki eden yer çekimi kuvveti ve normal kuvvetin birbirini dengelediği sonucuna varırız.
Cevap D seçeneğidir.
