Examkin

Soru

Zorluk: ZorDengelenmiş ve Dengelenmemiş Kuvvetler

Yatay ve sürtünmeli bir zemin üzerinde durmakta olan mm kütleli bir kutuya, yola paralel doğrultuda yatay F⃗\vec{F} kuvveti uygulanmaktadır. Kutu bu kuvvetin etkisi altındayken hareket etmediğine göre;

I. Kutu dengelenmiş kuvvetlerin etkisindedir ve zeminin kutuya uyguladığı statik sürtünme kuvvetinin büyüklüğü uygulanan kuvvetin büyüklüğüne (FF) eşittir.
II. Zeminin kutuya uyguladığı statik sürtünme kuvvetinin büyüklüğü her zaman μs⋅m⋅g\mu_s \cdot m \cdot g formülüyle hesaplanır.
III. Kutunun zemine uyguladığı sürtünme kuvveti ile zeminin kutuya uyguladığı sürtünme kuvveti etki-tepki kuvvet çiftidir ve bu iki kuvvet kutu üzerine etki ederek birbirini dengeler.

yargılarından hangileri doğrudur?

(Zeminin statik sürtünme katsayısı μs\mu_s, yer çekimi ivmesi gg'dir.)

  1. Yalnız ICevap
  2. B
    Yalnız II
  3. C
    I ve II
  4. D
    I ve III
  5. E
    I, II ve III

Cevap

Yalnız I yargısı doğrudur. Kutu hareket etmediğinden net kuvvet sıfırdır, dolayısıyla dengelenmiş kuvvetler altındadır ve statik sürtünme kuvveti uygulanan kuvvete eşittir.
Kutu hareketsiz kaldığı için ivmesi sıfırdır ve net kuvvet sıfırdır, yani dengelenmiş kuvvetlerin etkisindedir. Yatay dengeden dolayı statik sürtünme kuvvetinin büyüklüğü uygulanan yatay kuvvete eşittir. Bu nedenle sadece birinci yargı doğrudur.

Adım Adım Çözüm

1
Kutunun hareket durumunu analiz etmek.
Kutu hareket etmediği için ivmesi sıfırdır (a=0a = 0). Newton'ın birinci hareket yasasına göre kutu üzerindeki net kuvvet sıfırdır (Fnet=0F_{net} = 0). Dolayısıyla kutu dengelenmiş kuvvetlerin etkisindedir.
Hareket durumundan net kuvvetin durumunu belirlemek.
2
Yatay doğrultudaki kuvvet dengesini yazmak.
Fnet=F−fs=0  ⟹  fs=FF_{net} = F - f_s = 0 \implies f_s = F. Yani zeminin uyguladığı statik sürtünme kuvvetinin büyüklüğü, uygulanan kuvvetin büyüklüğüne eşittir. Bu durum birinci yargıyı doğrular.
Statik s��rtünme kuvvetinin büyüklüğünü belirlemek.
3
Statik sürtünmenin sınır değerini ve değişken yapısını incelemek.
Statik sürtünme kuvvetinin büyüklüğü sabit olmayıp sıfırdan maksimum değerine (fs,max=μs⋅m⋅gf_{s,max} = \mu_s \cdot m \cdot g) kadar değişebilir. Kutu harekete geçmediği sürece statik sürtünme kuvveti uygulanan kuvvete eşittir. Bu yüzden her zaman μs⋅m⋅g\mu_s \cdot m \cdot g formülüyle hesaplanmaz. Bu durum ikinci yargıyı geçersiz kılar.
Statik sürtünmenin limit özellikleri ve değişken karakterini açıklamak.
4
Etki-tepki kuvvet çiftinin etki ettiği cisimleri belirlemek.
Kutunun zemine uyguladığı sürtünme kuvveti ile zeminin kutuya uyguladığı sürtünme kuvveti etki-tepki çiftidir. Ancak etki kuvveti zemine, tepki kuvveti ise kutuya etki eder. Farklı cisimlere etki eden bu kuvvetler toplanıp birbirini dengeleyemez. Kutuyu dengeleyen kuvvet, zeminin kutuya uyguladığı sürtünme kuvveti ile kutuya dışarıdan uygulanan FF kuvvetidir. Bu durum üçüncü yargıyı geçersiz kılar.
Etki-tepki yasasının cisimler üzerindeki uygulama şartlarını değerlendirmek.

Anahtar Kavram

Bir cismin dengelenmiş kuvvetler etkisinde olması için net kuvvet sıfır olmalıdır. Statik sürtünme kuvveti uygulanan yatay kuvvete bağlı olarak değişir ve en fazla maksimum değerine ulaşabilir. Etki-tepki kuvvetleri ise farklı cisimlere etki ettiğinden birbirini dengeleyemez.
Bu soruyu puanla

Konular

Dengelenmiş ve Dengelenmemiş Kuvvetler

Bu konudan daha fazla soru