Duran bir cisme etki eden kuvvetlerin serbest cisim diyagramı çizildiğinde, kuvvetlerin bileşkesinin sıfır olmadığı görülüyor. Bu cisimle ilgili aşağıdakilerden hangisi kesinlikle doğrudur?
A) Cisim sabit hızla hareket eder.
B) Cisim hızlanan hareket yapar.
C) Cisim dengelenmiş kuvvetler etkisindedir.
D) Cisimde şekil değişikliği olur.
Bu soruyu çözmek için Newton'un hareket yasalarını hatırlamamız gerekiyor. Adım adım ilerleyelim:
- Cismin Başlangıç Durumu: Soruda cismin "duran bir cisim" olduğu belirtiliyor. Bu, cismin başlangıçtaki hızının sıfır olduğu anlamına gelir ($v_{ilk} = 0$).
- Kuvvetlerin Bileşkesi: "Kuvvetlerin bileşkesinin sıfır olmadığı görülüyor" ifadesi, cisme etki eden net kuvvetin sıfırdan farklı olduğu anlamına gelir. Yani, $F_{net} \neq 0$.
- Newton'un İkinci Yasası: Fizikte, bir cisme etki eden net kuvvet sıfırdan farklı ise, o cisim ivmelenir. Bu durum, Newton'un İkinci Yasası ile açıklanır: $F_{net} = m \cdot a$. Burada $F_{net}$ net kuvveti, $m$ cismin kütlesini ve $a$ cismin ivmesini temsil eder.
- İvmelenme Durumu: Madem ki $F_{net} \neq 0$, o zaman cismin ivmesi de sıfırdan farklı olmalıdır ($a \neq 0$). İvme, hızdaki değişimi ifade eder.
- Hızdaki Değişim: Cisim başlangıçta duruyordu ($v_{ilk} = 0$). Eğer cisme etki eden bir net kuvvet varsa ve bu kuvvet nedeniyle cisim ivmeleniyorsa ($a \neq 0$), cismin hızı zamanla değişecektir. Başlangıçta duran bir cismin hızı, ivme etkisiyle artmaya başlayacaktır.
- Seçeneklerin Değerlendirilmesi:
- A) Cisim sabit hızla hareket eder. Sabit hızla hareket eden bir cismin ivmesi sıfırdır ($a=0$). Bu durumda Newton'un İkinci Yasası'na göre net kuvvet de sıfır olmalıdır ($F_{net}=0$). Ancak soruda net kuvvetin sıfır olmadığı belirtiliyor. Dolayısıyla A seçeneği yanlıştır.
- B) Cisim hızlanan hareket yapar. Cisim başlangıçta duruyordu ve üzerine etki eden net kuvvet sıfırdan farklı olduğu için ivmeleniyor ($a \neq 0$). Duran bir cismin ivmelenmesi demek, hızının artması demektir. Bu da cismin hızlanan hareket yapacağı anlamına gelir. Bu ifade kesinlikle doğrudur.
- C) Cisim dengelenmiş kuvvetler etkisindedir. Dengelenmiş kuvvetler, net kuvvetin sıfır olduğu durumu ifade eder ($F_{net}=0$). Soruda net kuvvetin sıfır olmadığı açıkça belirtilmiştir. Dolayısıyla C seçeneği yanlıştır.
- D) Cisimde şekil değişikliği olur. Bir cisme kuvvet uygulandığında şekil değişikliği meydana gelebilir, ancak bu her zaman kesin bir sonuç değildir ve cismin hareket durumuyla ilgili doğrudan bir zorunluluk değildir. Kuvvetin büyüklüğüne ve cismin yapısına bağlıdır. Soru, hareketle ilgili kesinlikle doğru olanı sormaktadır. Net kuvvetin sıfır olmaması, kesinlikle ivmeye ve dolayısıyla hızlanan harekete yol açar.
Sonuç olarak, duran bir cisme etki eden kuvvetlerin bileşkesi sıfır değilse, cisim ivmelenecek ve hızlanmaya başlayacaktır.
Cevap B seçeneğidir.
