Examkin

Soru

Zorluk: ZorNewton'ın Hareket Yasaları

Yatay ve sürtünmeli bir zemin üzerinde duran 80 kg80\text{ kg} kütleli bir sandık, yatay doğrultuda uygulanan bir kuvvetle itilmesine rağmen harekete geçmemektedir. Sandığı iten kişinin sandığa uyguladığı yatay kuvvetin büyüklüğü 200 N200\text{ N}'dur.

Buna göre;
I. Sandığa zemin tarafından uygulanan statik sürtünme kuvvetinin büyüklüğü 200 N200\text{ N}'dur.
II. Kişinin sandığa uyguladığı kuvvet ile sandığın kişiye uyguladığı kuvvet birbirini dengeleyen kuvvetlerdir.
III. Sandığa etki eden yer çekimi kuvveti ile zeminin sandığa uyguladığı normal (dik) kuvvet, Newton'ın üçüncü yasasında tanımlanan etki-tepki kuvvet çiftidir.

yargılarından hangileri doğrudur? (Yer çekimi ivmesi g=10 m/s2g = 10\text{ m/s}^2 alınız.)

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

Cevap

Sandığın hareketsiz kalması nedeniyle zemin tarafından uygulanan statik sürtünme kuvvetinin büyüklüğü uygulanan itme kuvvetine eşit olup 200 N'dur. Etki-tepki kuvvetleri farklı cisimlere uygulandığından birbirini dengeleyemez. Yer çekimi kuvveti ile zemin normal kuvveti aynı cisme etki ettiği için etki-tepki çifti oluşturamaz. Bu yüzden doğru yargı yalnızca birinci öncüldür.
Doğru cevap, yalnız birinci öncülün doğru olduğunu belirten seçenektir. Cisim durgun halde kaldığı için yatay düzlemde etki eden statik sürtünme kuvveti uygulanan kuvvete (200 N) eşit olmalıdır. Etki-tepki kuvvetleri farklı cisimlere etki ettiğinden birbirini dengeleyemez. Ağırlık ve normal kuvvet ise aynı cisme (sandığa) etki ettiği için etki-tepki çifti oluşturamaz.

Adım Adım Çözüm

1
Sandığın hareket durumunun ve net kuvvet ilişkisinin analiz edilmesi.
Sandık uygulanan kuvvete rağmen harekete geçmediği için dengededir ve sandığa etki eden net yatay kuvvet sıfırdır (Fnet,x=0F_{\text{net,x}} = 0).
Newton'ın birinci yasasına (Eylemsizlik) göre, durmakta olan bir cismin durmaya devam etmesi için üzerine etki eden net kuvvet sıfır olmalıdır.
2
Sandığa etki eden statik sürtünme kuvvetinin büyüklüğünün belirlenmesi.
Yatay eksendeki kuvvet dengesinden (Fitme−fs=0F_{\text{itme}} - f_s = 0), statik sürtünme kuvvetinin büyüklüğü kişinin uyguladığı kuvvetin büyüklüğü ile eşit bulunur: fs=Fitme=200 Nf_s = F_{\text{itme}} = 200\text{ N}. Bu nedenle birinci öncül doğrudur.
Cisim harekete geçmediği sürece statik sürtünme kuvveti uygulanan kuvvete eşit büyüklükte ve zıt yönlüdür.
3
Kişi ile sandık arasındaki etkileşim kuvvetlerinin incelenmesi.
Kişinin sandığa uyguladığı etki kuvveti ile sandığın kişiye uyguladığı tepki kuvveti, farklı cisimler (biri sandık, diğeri kişi) üzerinde etki eder. Farklı cisimlere etki eden bu kuvvetler birbirini dengeleyemez, bu yüzden ikinci öncül yanlıştır.
Dengeleyici kuvvetler aynı cisim üzerine etki etmelidir; etki-tepki kuvvet çiftleri ise her zaman farklı cisimler üzerinde oluşur.
4
Sandığa etki eden düşey doğrultudaki kuvvetlerin etki-tepki çifti olma durumunun incelenmesi.
Sandığın ağırlığı (yer kürenin sandığa uyguladığı kütle çekim kuvveti) ile zeminin sandığa uyguladığı normal kuvvet, her ikisi de sandık üzerine etki eder. Aynı cisme etki eden bu kuvvetler etki-tepki çifti olamaz, bu yüzden üçüncü öncül yanlıştır.
Newton'ın üçüncü yasasına göre etki-tepki kuvvet çiftleri farklı cisimler arasında olmalıdır. Ağırlığın etki-tepki çifti sandığın yer küreye uyguladığı çekim kuvvetidir; normal kuvvetin etki-tepki çifti ise sandığın zemine uyguladığı dik kuvvettir.

Anahtar Kavram

Newton'ın Hareket Yasaları, Statik Sürtünme Kuvveti Dengesi ve Etki-Tepki Kuvvet Çiftleri
Bu soruyu puanla

Konular

Newton'ın Hareket Yasaları

Bu konudan daha fazla soru