Soru 3
Örnek cevap / çözüm yolu
a) Teknenin hareketinin hız ile ilişkilendirilerek yorumlanması:
- I. Bölge (0 - 5 m): Tekneye hareket doğrultusunda ve hareket yönünde F = +20\text{ N} büyüklüğünde sabit net kuvvet etki etmektedir. Net kuvvet hareketle aynı yönlü olduğu için tekne düzgün hızlanan hareket yapar (hızı artar).
- II. Bölge (5 - 10 m): Tekneye etki eden net kuvvet F = 0\text{ N}'dır. Newton’ın eylemsizlik ilkesine göre net kuvvet sıfır olduğundan tekne sabit hızlı hareket yapar (hızı değişmez).
- III. Bölge (10 - 15 m): Tekneye hareket yönüne zıt yönde F = -30\text{ N} büyüklüğünde net kuvvet etki etmektedir. Net kuvvet harekete zıt yönlü olduğu için tekne düzgün yavaşlayan hareket yapar ve hızı azalarak sahile yanaşıp durur.
b) Kuvvetlerin yaptığı işlerin hesaplanması ve karşılaştırılması:
Kuvvet-yer değiştirme (F-x) grafiğinin altında kalan alan yapılan işi (W = F \cdot \Delta x) verir.
- I. Bölgedeki iş (W_I): W_I = 20 \cdot (5 - 0) = +100\text{ J}
- II. Bölgedeki iş (W_{II}): W_{II} = 0 \cdot (10 - 5) = 0\text{ J}
- III. Bölgedeki iş (W_{III}): W_{III} = (-30) \cdot (15 - 10) = -150\text{ J}
Karşılaştırma: İşlerin cebirsel büyüklük sıralaması W_I > W_{II} > W_{III} şeklindedir. Yapılan işlerin mutlak büyüklükleri (enerji değişim miktarları) karşılaştırıldığında ise |W_{III}| > |W_I| > |W_{II}| olur. Net yapılan iş W_{\text{net}} = 100 + 0 - 150 = -50\text{ J}'dür.
Kısa cevap
a) I. bölgede hızlanır, II. bölgede sabit hızlıdır, III. bölgede yavaşlar ve durur.
b) W_I = +100\text{ J}, W_{II} = 0\text{ J}, W_{III} = -150\text{ J}; işlerin büyüklük sıralaması W_I > W_{II} > W_{III} olur.
Soru 4
Örnek cevap / çözüm yolu
Kuvvet-yer değiştirme (F-x) grafiğinde alan yapılan işi verir.
-
0 - 15 m aralığında yapılan pozitif iş (W_+):
- 0 - 5\text{ m} arası üçgen alanı: \frac{5 \cdot 10}{2} = 25\text{ J}
- 5 - 10\text{ m} arası dikdörtgen alanı: (10 - 5) \cdot 10 = 50\text{ J}
- 10 - 15\text{ m} arası üçgen alanı: \frac{(15 - 10) \cdot 10}{2} = 25\text{ J}
- Toplam pozitif iş: W_+ = 25 + 50 + 25 = 100\text{ J}
-
15 - 30 m aralığında yapılan negatif iş (W_-):
- 15 - 25\text{ m} arası üçgen alanı: \frac{(25 - 15) \cdot (-2)}{2} = -10\text{ J}
- 25 - 30\text{ m} arası dikdörtgen alanı: (30 - 25) \cdot (-2) = -10\text{ J}
-
- metreye kadar yapılan negatif iş: W_- = -10 + (-10) = -20\text{ J}
-
Yapılan net işin sıfır olması için gerekli mesafe:
- 30 m sonunda yapılan net iş: W_{\text{net}} = 100 - 20 = 80\text{ J}
- Net işin 0 J olması için toplam negatif işin -100\text{ J} olması gerekir.
- 30 m’den sonra yapılması gereken ek negatif iş: W_{\text{ek}} = -80\text{ J}
- Harekete zıt F = -2\text{ N} sabit kuvvet etkisinde: W_{\text{ek}} = F \cdot \Delta x \implies -80 = -2 \cdot \Delta x \implies \Delta x = 40\text{ m}
Buna göre 2 N’lık zıt yönlü kuvvet 30. metreden itibaren 40 m daha uygulanmalıdır.
Kısa cevap
Valiz üzerinde yapılan işin sıfır olabilmesi için 2 N’lık zıt kuvvet 40 m daha uygulanmalıdır.
Soru 5
Örnek cevap / çözüm yolu
Uçağa etki eden net kuvvet F = 3000\text{ N} (sabit) ve yer değiştirme \Delta x = 20\text{ km} = 20\,000\text{ m}'dir.
F-x (Kuvvet - Yer Değiştirme) grafiğinin çizim adımları:
- Düşey Eksen (Kuvvet, F): Büyüklüğü 3000\text{ N} olarak işaretlenir.
- Yatay Eksen (Yer Değiştirme, x): 0’dan 20\text{ km}'ye (veya 20\,000\text{ m}'ye) kadar ölçeklendirilir.
- Grafik: x = 0 ile x = 20\text{ km} arasında, F = 3000\text{ N} seviyesinde yer değiştirme eksenine paralel sabit bir yatay doğru parçası çizilir.
Kısa cevap
Düşey ekseni 3000\text{ N}, yatay ekseni 20\text{ km} olan ve x eksenine paralel sabit bir doğru grafiği çizilir.
Kitapta kolayca gezin
← Önceki sayfa: 124 · 
Fizik Ders Kitabı cevapları · Sonraki sayfa: 126 →