Bir cisim, yatay düzlemde sabit hızla hareket etmektedir. Bu durumla ilgili aşağıdakilerden hangisi kesinlikle doğrudur?
A) Cisme hiç kuvvet etki etmemektedir.
B) Cisme etki eden net kuvvet sıfırdır.
C) Cisim ivmelenmektedir.
D) Cismin kütlesi artmaktadır.
Sevgili öğrenciler, bu soruyu çözmek için fiziğin temel prensiplerinden biri olan Newton'un Hareket Yasaları'nı hatırlamamız gerekiyor. Özellikle de bir cismin hareket durumu ile kuvvetler arasındaki ilişkiyi anlamak çok önemlidir.
- Soruyu Anlayalım: Soru, bir cismin "yatay düzlemde sabit hızla hareket ettiğini" belirtiyor. Bu ifade, cismin hem süratinin (hızının büyüklüğü) hem de hareket yönünün değişmediği anlamına gelir. Yani, cismin hızı zamanla değişmemektedir.
- Sabit Hız ve İvme İlişkisi: Fizikte ivme, hızdaki değişimin bir ölçüsüdür. Eğer bir cismin hızı (hem büyüklük hem de yön olarak) sabitse, bu cismin hızında bir değişim yok demektir. Hız değişimi olmadığı için, cismin ivmesi sıfırdır ($a = 0$).
- Newton'un İkinci Yasası: Newton'un İkinci Hareket Yasası bize bir cisme etki eden net kuvvetin ($F_{net}$), cismin kütlesi ($m$) ile ivmesinin ($a$) çarpımına eşit olduğunu söyler: $F_{net} = m \cdot a$. Bu yasa, bir cismin hareket durumundaki değişimin (ivmelenmenin) bir kuvvete bağlı olduğunu gösterir.
- Seçenek A'yı Değerlendirelim: Cisme hiç kuvvet etki etmemektedir. Bu ifade kesinlikle doğru değildir. Örneğin, yatay düzlemde hareket eden bir cisme yerçekimi kuvveti (aşağı doğru) ve yüzeyin normal kuvveti (yukarı doğru) etki eder. Bu kuvvetler birbirini dengelediği için düşeyde net kuvvet sıfırdır. Eğer cisim sürtünmeli bir yüzeyde sabit hızla hareket ediyorsa, sürtünme kuvvetini dengeleyen bir çekme kuvveti de etki ediyor olmalıdır. Önemli olan, cisim üzerindeki tüm kuvvetlerin toplamının (net kuvvetin) ne olduğudur.
- Seçenek B'yi Değerlendirelim: Cisme etki eden net kuvvet sıfırdır. Yukarıda bahsettiğimiz gibi, cismin hızı sabit olduğu için ivmesi sıfırdır ($a = 0$). Newton'un İkinci Yasası'na göre ($F_{net} = m \cdot a$), eğer ivme sıfırsa, cisme etki eden net kuvvet de sıfır olmak zorundadır ($F_{net} = m \cdot 0 = 0$). Bu durum, cismin sabit hızla hareket etmesinin veya durmasının (yani hızının değişmemesinin) temel koşuludur. Bu ifade kesinlikle doğrudur.
- Seçenek C'yi Değerlendirelim: Cisim ivmelenmektedir. Sabit hızla hareket eden bir cismin hızı değişmediği için ivmesi sıfırdır. Dolayısıyla cisim ivmelenmemektedir. Bu ifade yanlıştır.
- Seçenek D'yi Değerlendirelim: Cismin kütlesi artmaktadır. Soruda cismin kütlesinin değiştiğine dair hiçbir bilgi yoktur. Sabit hızla hareket etme durumu kütlenin değişimiyle doğrudan ilişkili değildir ve bu durumdan kütlenin arttığı sonucunu çıkaramayız. Bu ifade kesinlikle doğru değildir.
Bu analizler sonucunda, sabit hızla hareket eden bir cismin ivmesinin sıfır olması gerektiği ve dolayısıyla Newton'un İkinci Yasası gereği cisme etki eden net kuvvetin de sıfır olması gerektiği sonucuna varırız.
Cevap B seçeneğidir.
