Bir öğrenci laboratuvarda kuvvet deneyi yapmaktadır. Masanın üzerinde duran cisme etki eden yerçekimi kuvveti ve masa tarafından uygulanan normal kuvvet için ne söylenebilir?
A) Aynı yönlüdürler
B) Bileşkeleri sıfırdır
C) Birbirine diktirler
D) Büyüklükleri eşit değildir
Sevgili öğrenciler, bu soru, günlük hayatta sıkça karşılaştığımız kuvvetleri anlamamız için harika bir fırsat sunuyor. Bir cismin masanın üzerinde durması durumunu inceleyelim ve ona etki eden kuvvetleri adım adım analiz edelim.
- Öncelikle, masanın üzerinde duran her cisme Dünya tarafından aşağı doğru bir çekim kuvveti uygulanır. Bu kuvvete yerçekimi kuvveti (veya ağırlık) denir. Yönü her zaman Dünya'nın merkezine doğrudur, yani bu durumda aşağı yönlüdür.
- Cisim masanın üzerinde durduğu için, masa da cisme temas ettiği yüzeye dik ve yukarı doğru bir kuvvet uygular. Bu kuvvete normal kuvvet denir. Yönü, yerçekimi kuvvetine zıt olarak yukarı yönlüdür.
- Şimdi düşünelim: Cisim masanın üzerinde duruyor, yani hareket etmiyor, hızlanmıyor. Fizikte bir cisim hareket etmiyorsa veya sabit hızla hareket ediyorsa, ona etki eden net (bileşke) kuvvet sıfırdır deriz. Bu duruma denge durumu denir ve Newton'ın Birinci Hareket Yasası ile açıklanır.
- Cisme etki eden yerçekimi kuvveti aşağı yönlü, normal kuvvet ise yukarı yönlüdür. Bu iki kuvvet birbirine zıt yönlüdürler.
- Cisim dengede olduğuna göre, zıt yönlü olan bu iki kuvvetin birbirini dengelemesi gerekir. Yani, büyüklükleri birbirine eşit olmalıdır. Eğer eşit olmasalardı, cisim ya aşağı doğru masayı kırıp düşerdi ya da yukarı doğru havalanırdı.
- Büyüklükleri eşit ve yönleri zıt olan iki kuvvetin bileşkesi (yani toplamı) sıfır olur. Örneğin, +5 birim ve -5 birim kuvvetin toplamı 0'dır.
- Şimdi seçenekleri değerlendirelim:
- A) Aynı yönlüdürler: Hayır, yerçekimi aşağı, normal kuvvet yukarı yönlüdür. Zıt yönlüdürler.
- B) Bileşkeleri sıfırdır: Evet, cisim dengede olduğu için, ona etki eden net kuvvet (yerçekimi ve normal kuvvetin bileşkesi) sıfırdır.
- C) Birbirine diktirler: Hayır, her iki kuvvet de düşey doğrultuda (biri aşağı, diğeri yukarı) etki eder. Birbirlerine paraleldirler (ve zıt yönlüdürler).
- D) Büyüklükleri eşit değildir: Hayır, cisim dengede olduğu için büyüklükleri birbirine eşittir.
Bu analizlere göre, masanın üzerinde duran cisme etki eden yerçekimi kuvveti ve normal kuvvetin bileşkeleri sıfırdır.
Cevap B seçeneğidir.
