Bir inşaat işçisi, elindeki çekici yere doğru hızla savurduğunda çekiç, işçinin kolundan ayrılarak yere düşer.
Bu olayda çekicin yere düşmesini sağlayan temel fiziksel durum nedir?
A) Çekicin üzerine etki eden net kuvvetin sıfır olması
B) Çekicin üzerine etki eden yer çekimi kuvvetinin diğer kuvvetlerden büyük olması
C) Çekicin eylemsizlik momentinin azalması
D) İşçinin kas kuvvetinin artması
Sevgili öğrenciler, bu soruda bir cismin (çekicin) yere düşmesini sağlayan temel fiziksel prensibi anlamamız isteniyor. Bir cisim serbest bırakıldığında veya bir yerden ayrıldığında neden yere düşer, bunu adım adım inceleyelim:
-
Olayı Anlayalım: İnşaat işçisi çekici savurduğunda, çekiç bir an hız kazanır. Ancak işçinin elinden ayrıldığı anda, çekiç artık işçinin kas kuvvetinin doğrudan etkisi altında değildir. Bu andan itibaren çekicin hareketini etkileyen temel kuvvetleri düşünmeliyiz.
-
A) Çekicin üzerine etki eden net kuvvetin sıfır olması: Eğer bir cismin üzerine etki eden net kuvvet sıfır olsaydı, o cisim ya durmaya devam ederdi ya da sabit bir hızla (yönünü ve büyüklüğünü değiştirmeden) hareket ederdi. Çekiç yere düşerken hızlandığına göre (serbest düşme), üzerine etki eden bir net kuvvet olmalı ve bu kuvvet sıfır olamaz. Dolayısıyla bu seçenek yanlıştır.
-
B) Çekicin üzerine etki eden yer çekimi kuvvetinin diğer kuvvetlerden büyük olması: Çekiç işçinin elinden ayrıldığı anda, onu aşağı doğru çeken en önemli kuvvet yer çekimi kuvvetidir. Hava direnci gibi yukarı yönlü veya yatay yönlü başka kuvvetler de olabilir, ancak çekicin yere düşmesini sağlayan temel etken, yer çekimi kuvvetinin diğer kuvvetlerden (özellikle yukarı yönlü olanlardan) daha büyük olmasıdır. Bu durum, çekicin aşağı doğru hızlanarak düşmesine neden olur. Bu seçenek, olayı doğru bir şekilde açıklar.
-
C) Çekicin eylemsizlik momentinin azalması: Eylemsizlik momenti, bir cismin dönme hareketine karşı gösterdiği dirençle ilgili bir kavramdır. Çekicin yere düşmesi, temel olarak öteleme (doğrusal) hareketidir ve yer çekimiyle ilgilidir. Eylemsizlik momentindeki bir değişiklik, dönme hareketini etkiler ancak çekicin yere düşmesini sağlayan temel neden değildir. Dolayısıyla bu seçenek yanlıştır.
-
D) İşçinin kas kuvvetinin artması: İşçinin kas kuvveti, çekiç işçinin elindeyken çekice hız kazandıran kuvvettir. Ancak çekiç işçinin elinden ayrıldıktan sonra, işçinin kas kuvveti artık çekicin hareketini doğrudan etkilemez. Çekicin yere düşmesi, işçinin kas kuvvetinden bağımsız bir fiziksel prensiple gerçekleşir. Dolayısıyla bu seçenek yanlıştır.
Sonuç olarak, çekiç işçinin elinden ayrıldığında, onu yere doğru çeken en baskın ve etkili kuvvet yer çekimi kuvvetidir. Bu kuvvet, çekicin diğer kuvvetlere (varsa hava direnci gibi) göre daha büyük olması nedeniyle çekicin yere düşmesini sağlar.
Cevap B seçeneğidir.
