Şekildeki sistemde 20 N ağırlığındaki bir cisim, iple tavana asılmıştır. İpteki gerilme kuvveti 20 N olduğuna göre, cisimle ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
A) Cisim yukarı doğru hareket ediyordurSevgili öğrenciler, bu soruyu çözmek için öncelikle cisme etki eden kuvvetleri belirleyip, bu kuvvetlerin yönlerini ve büyüklüklerini dikkatlice incelemeliyiz. Ardından net kuvveti hesaplayarak cismin hareket durumu hakkında yorum yapabiliriz.
Cisme iki temel kuvvet etki etmektedir:
Ağırlık (Yer Çekimi Kuvveti): Cismin kütlesinden dolayı Dünya tarafından aşağı yönde uygulanan kuvvettir. Soruda bu kuvvetin büyüklüğü $20 \text{ N}$ olarak verilmiştir ve yönü her zaman aşağı doğrudur.
İpteki Gerilme Kuvveti: İpin cisme yukarı yönde uyguladığı kuvvettir. Soruda bu kuvvetin büyüklüğü $20 \text{ N}$ olarak verilmiştir ve yönü her zaman yukarı doğrudur.
Net kuvvet, bir cisme etki eden tüm kuvvetlerin vektörel toplamıdır. Burada kuvvetler zıt yönlü olduğu için, birini pozitif diğerini negatif kabul ederek toplama işlemi yaparız. Genellikle yukarı yön pozitif, aşağı yön negatif alınır.
Yukarı yönlü gerilme kuvveti ($T$) $= +20 \text{ N}$
Aşağı yönlü ağırlık kuvveti ($G$) $= -20 \text{ N}$
Net kuvvet ($F_{net}$) bu iki kuvvetin toplamıdır:
$F_{net} = T + G = (+20 \text{ N}) + (-20 \text{ N}) = 20 \text{ N} - 20 \text{ N} = 0 \text{ N}$
Gördüğümüz gibi, cisme etki eden net kuvvet sıfırdır.
Fizikte, bir cisme etki eden net kuvvet sıfır olduğunda, o cismin dengelenmiş kuvvetler etkisinde olduğunu söyleriz. Bu durum, Newton'un Birinci Hareket Yasası'na (Eylemsizlik Yasası) göre iki anlama gelir:
Cisim başlangıçta duruyorsa, durmaya devam eder.
Cisim başlangıçta sabit hızla hareket ediyorsa, sabit hızla hareketine devam eder.
Her iki durumda da cismin ivmesi ($a$) sıfırdır. Yani cismin hızında bir değişiklik olmaz.
A) Cisim yukarı doğru hareket ediyordur: Eğer cisim yukarı doğru hızlanıyor olsaydı, yukarı yönde bir net kuvvet olması gerekirdi. Bu durumda net kuvvet sıfır değildir. Yanlış.
B) Cisim aşağı doğru hareket ediyordur: Eğer cisim aşağı doğru hızlanıyor olsaydı, aşağı yönde bir net kuvvet olması gerekirdi. Bu durumda net kuvvet sıfır değildir. Yanlış.
C) Cisim dengelenmiş kuvvetler etkisindedir: Net kuvvetin sıfır olması, cismin dengelenmiş kuvvetler etkisinde olduğu anlamına gelir. Bu ifade, bizim hesaplamalarımızla tamamen uyumludur. Doğru.
D) Net kuvvet $40 \text{ N}$'dur: Hesaplamalarımız net kuvvetin $0 \text{ N}$ olduğunu göstermiştir. Yanlış.
Bu analizler sonucunda, cismin dengelenmiş kuvvetler etkisinde olduğunu açıkça görüyoruz.
Cevap C seçeneğidir.
