Newtonun hareket yasaları nelerdir Test 2

Bir cisim, sürtünmesiz eğik bir düzlemde aşağı doğru kaymaktadır. Bu durumla ilgili aşağıdakilerden hangisi yanlıştır?

A) Cismin ivmesi sabittir.
B) Cisme etki eden net kuvvet sıfırdan farklıdır.
C) Cismin hızı artar.
D) Cismin ağırlığı, eğik düzleme paralel bileşeni kadar azalır.

Sevgili öğrenciler, bu soruda sürtünmesiz eğik bir düzlemde kayan bir cismin hareketini inceleyeceğiz. Fizik prensiplerini kullanarak her bir seçeneği adım adım değerlendirelim.

• Öncelikle, cismin eğik düzlemdeki hareketini anlamak için üzerine etki eden kuvvetleri düşünelim:

  • Cismin ağırlığı ($W = mg$) her zaman yerçekimi doğrultusunda, yani dikey aşağı doğrudur.
  • Bu ağırlık kuvvetinin eğik düzleme paralel ve dik olmak üzere iki bileşeni vardır.
  • Eğik düzleme paralel bileşen ($F_{paralel} = mg \sin\theta$) cismin aşağı doğru kaymasına neden olan kuvvettir. Burada $\theta$ eğik düzlemin yatayla yaptığı açıdır.
  • Eğik düzleme dik bileşen ($F_{dik} = mg \cos\theta$) ise yüzeyin tepki kuvvetiyle dengelenir.
  • Sürtünme kuvveti olmadığı için, cisme etki eden net kuvvet sadece eğik düzleme paralel olan $mg \sin\theta$ bileşenidir.

• Şimdi seçenekleri tek tek inceleyelim:

  • A) Cismin ivmesi sabittir.

    • Newton'un İkinci Yasası'na göre, net kuvvet ($F_{net}$) kütle ($m$) ile ivmenin ($a$) çarpımına eşittir: $F_{net} = ma$.
    • Bizim durumumuzda net kuvvet $F_{net} = mg \sin\theta$'dır.
    • Bu durumda $ma = mg \sin\theta$ olur.
    • Buradan ivme $a = g \sin\theta$ olarak bulunur.
    • Yerçekimi ivmesi ($g$) sabittir ve eğik düzlemin açısı ($\theta$) da sabittir. Dolayısıyla $\sin\theta$ da sabittir.
    • Bu nedenle, cismin ivmesi ($a$) sabittir. Bu ifade doğrudur.

  • B) Cisme etki eden net kuvvet sıfırdan farklıdır.

    • Cismin ivmesi $a = g \sin\theta$ idi. Eğer $\theta \neq 0$ ise (yani eğik bir düzlem varsa), ivme sıfırdan farklıdır.
    • İvme sıfırdan farklı olduğu için, Newton'un İkinci Yasası'na göre cisme etki eden net kuvvet de ($F_{net} = ma$) sıfırdan farklı olmak zorundadır.
    • Net kuvvet $mg \sin\theta$ olup, bu değer sıfırdan farklıdır. Bu ifade doğrudur.

  • C) Cismin hızı artar.

    • Cisim, hareket yönünde (eğik düzlem aşağısına doğru) sabit ve sıfırdan farklı bir ivmeye ($a = g \sin\theta$) sahiptir.
    • Sabit bir ivme altında hareket eden bir cismin hızı, ivme hareket yönündeyse sürekli artar.
    • Bu nedenle, cismin hızı artacaktır. Bu ifade doğrudur.

  • D) Cismin ağırlığı, eğik düzleme paralel bileşeni kadar azalır.

    • Cismin ağırlığı ($W = mg$), cismin kütlesi ile yerçekimi ivmesinin çarpımıdır. Bu değer, cismin bulunduğu konuma veya hareketine bağlı olarak değişmez (Dünya yüzeyinde).
    • Eğik düzlemde cismin ağırlığı, eğik düzleme paralel ($mg \sin\theta$) ve dik ($mg \cos\theta$) bileşenlerine ayrılır. Ancak bu, ağırlığın kendisinin azaldığı anlamına gelmez. Ağırlık ($mg$) sabittir.
    • Bu ifade, ağırlığın bir kısmının kaybolduğunu veya azaldığını öne sürmektedir ki bu yanlıştır. Ağırlık sadece farklı yönlerdeki etkileri açısından bileşenlerine ayrılır.
    • Bu ifade yanlıştır.

Cevap D seçeneğidir.