Examkin

Soru

Zorluk: OrtaDengelenmiş ve Dengelenmemiş Kuvvetler

Günlük hayatta gözlemlenen bazı hareket durumları aşağıda verilmiştir:

I. Sürtünmeli yatay bir virajı sabit süratle dönen bir otomobil
II. Düşey yukarı doğru fırlatılan bir tenis topunun çıkabildiği maksimum yükseklikte anlık olarak durduğu an
III. Hava direncinin olduğu bir ortamda limit hıza ulaşmış bir paraşütçünün aşağı doğru hareketi

Buna göre, verilen durumların hangilerinde cisimler dengelenmiş kuvvetlerin etkisindedir?

  1. A
    Yalnız I
  2. Yalnız IIICevap
  3. C
    I ve II
  4. D
    I ve III
  5. E
    II ve III

Cevap

Yalnız III durumunda cisim dengelenmiş kuvvetlerin etkisindedir.
Limit hıza ulaşan paraşütçüye etki eden net kuvvet sıfır olduğu için, paraşütçü dengelenmiş kuvvetler etkisinde sabit hızlı doğrusal hareket yapar. Diğer durumlarda hızın yönünün değişmesi (viraj) veya yer çekimi ivmesi (maksimum yükseklik) sebebiyle ivmeli hareket söz konusudur ve net kuvvet sıfırdan farklıdır.

Adım Adım Çözüm

1
Birinci durumun incelenmesi: Virajı dönen otomobilin analizi.
Otomobil sabit süratle hareket etse bile virajı dönerken hareket yönü (hız vektörünün yönü) sürekli değişir. Hız vektöründeki yön değişimi cismin ivmeli hareket yapmasına neden olur (a≠0a \neq 0). Newton'ın ikinci hareket yasasına göre (Fnet=m⋅aF_{net} = m \cdot a) ivmeli hareket yapan cisimler dengelenmemiş kuvvetler etkisindedir. Dolayısıyla bu durum dengelenmiş kuvvetler kapsamında değildir.
Dengelenmiş kuvvetler etkisindeki bir cismin ivmesi sıfır olmalıdır, hızın hem büyüklüğü hem de yönü sabit kalmalıdır.
2
İkinci durumun incelenmesi: Maksimum yükseklikte duran topun analizi.
Tenis topu maksimum yüksekliğe ulaştığında anlık hızı sıfır olur (v=0v=0). Ancak bu anda topa etki eden yer çekimi kuvveti (G=m⋅gG = m \cdot g) sıfırdan farklıdır ve aşağı yönlüdür. Cisme etki eden net kuvvet sıfırdan farklı olduğu için top dengelenmemiş kuvvetlerin etkisindedir.
Bir cismin anlık olarak hızının sıfır olması, o andaki net kuvvetin sıfır olduğu anlamına gelmez. Hareketin ivmesi yer çekimi ivmesine eşittir.
3
Üçüncü durumun incelenmesi: Limit hıza ulaşmış paraşütçünün analizi.
Limit hıza ulaşmış bir paraşütçüye etki eden yer çekimi kuvveti ile hava direnç kuvveti eşit büyüklükte ve zıt yönlüdür. Bu durumda paraşütçü üzerindeki net kuvvet sıfır olur (Fnet=0F_{net} = 0). Net kuvvet sıfır olduğu için paraşütçü dengelenmiş kuvvetler etkisinde sabit hızlı doğrusal hareket yapar.
Net kuvvetin sıfır olması (dengelenmiş kuvvetler) durumunda cisim duruyorsa durmaya devam eder, hareket halindeyse sabit hızla hareketine devam eder.

Anahtar Kavram

Dengelenmiş kuvvetler etkisindeki cisimlerin ivmesi sıfırdır, yani cisim ya durur ya da sabit hızlı (hem yönü hem sürati sabit) doğrusal hareket yapar. Dengelenmemiş kuvvetler etkisindeki cisimler ise ivmeli hareket yapar.
Bu soruyu puanla

Konular

Dengelenmiş ve Dengelenmemiş Kuvvetler

Bu konudan daha fazla soru