Bir öğrenci laboratuvarda yatay düzlemde duran bir cisim üzerinde deney yapmaktadır. Cisme doğu yönünde 8 N büyüklüğünde bir kuvvet uyguladığında cisim batı yönünde hareket etmektedir. Bu durumla ilgili aşağıdakilerden hangisi söylenebilir?
A) Cisme etki eden net kuvvet sıfırdır.
B) Cisme batı yönünde başka bir kuvvet etki ediyordur.
C) Cisimle yüzey arasında sürtünme yoktur.
D) Öğrencinin uyguladığı kuvvet ölçümü hatalıdır.
Sevgili öğrenciler, bu soruyu çözmek için kuvvet ve hareket arasındaki ilişkiyi, yani Newton'un hareket yasalarını hatırlamamız gerekiyor. Hadi adım adım inceleyelim:
- Soruyu Anlayalım: Bir öğrenci, yatay düzlemde duran bir cisme doğu yönünde 8 N büyüklüğünde bir kuvvet uyguluyor. Ancak cisim, öğrencinin uyguladığı kuvvetin tam tersi yönde, yani batı yönünde hareket ediyor. Bu durum bize ne anlatıyor?
- Newton'un İkinci Yasası'nı Hatırlayalım: Bir cisme etki eden net kuvvet, cismin ivmelenmesine neden olur ve bu ivme net kuvvetle aynı yöndedir. Eğer bir cisim belirli bir yönde hareket ediyorsa (veya o yönde hızlanıyorsa), o yönde bir net kuvvetin olması gerekir. Cisim batı yönünde hareket ettiğine göre, cisme etki eden net kuvvetin batı yönünde olması şarttır.
- Seçenekleri Değerlendirelim:
- A) Cisme etki eden net kuvvet sıfırdır. Eğer net kuvvet sıfır olsaydı, cisim ya durmaya devam ederdi ya da sabit hızla hareket ederdi. Batı yönünde hareket ettiğine göre, batı yönünde bir net kuvvet olmalı. Bu yüzden A seçeneği yanlıştır.
- B) Cisme batı yönünde başka bir kuvvet etki ediyordur. Öğrenci doğu yönünde 8 N'luk bir kuvvet uyguluyor. Cisim ise batı yönünde hareket ediyor. Bu durumun tek fiziksel açıklaması, batı yönünde etki eden bir veya birden fazla kuvvetin, öğrencinin doğu yönündeki kuvvetinden (ve olası sürtünme kuvvetinden) daha büyük olmasıdır. Örneğin, cisim görünmeyen bir eğik düzlemde olabilir, bir yay tarafından çekiliyor olabilir veya başka bir dış kuvvet tarafından batıya doğru itiliyor/çekiliyor olabilir. Bu seçenek, cismin hareket yönünü fiziksel olarak açıklayan tek mantıklı durumdur.
- C) Cisimle yüzey arasında sürtünme yoktur. Eğer cisim batı yönünde hareket ediyorsa, sürtünme kuvveti hareketi engellemek için doğu yönünde etki ederdi. Sürtünme olmaması, cismin batıya gitmesini kolaylaştırır ama batıya gitmesi için yine de batı yönünde bir kuvvete ihtiyaç vardır. Sürtünmenin olup olmaması, cismin neden batıya gittiğini açıklamaz. Bu yüzden C seçeneği yanlıştır.
- D) Öğrencinin uyguladığı kuvvet ölçümü hatalıdır. Fizik problemlerinde, verilen bilgilerin doğru olduğunu varsayarız. Ayrıca, kuvvet ölçümü hatalı olsa bile, bu durum cismin neden uygulanan kuvvetin tersi yönde hareket ettiğini açıklamaz. Bir kuvvetin yanlış ölçülmesi, cismin ters yönde hareket etmesini sağlamaz. Bu yüzden D seçeneği yanlıştır.
- Sonuç: Cisim, öğrencinin uyguladığı kuvvetin tersi yönde hareket ettiğine göre, batı yönünde öğrencinin kuvvetinden daha büyük bir net kuvvetin olması gerekir. Bu da ancak batı yönünde başka bir kuvvetin varlığıyla mümkündür.
Cevap B seçeneğidir.
