10. Soruyu anlamadım

Soru:

x-y düzleminde şekildeki \vec{F_1}, \vec{F_2} ve \vec{F_3} kuvvetlerinin bileşkesi +x yönündedir.

\vec{F_1}, \vec{F_2}, \vec{F_3} kuvvetlerinin büyüklükleri sırasıyla F_1, F_2, F_3 olduğuna göre,

I. F_2 > F_1

II. F_2 < F_3

III. F_3 > F_1

karşılaştırmalarından hangileri kesinlikle doğrudur?

A) Yalnız I
B) Yalnız III
C) I ve II
D) II ve III
E) I ve III

Cevap:

Bu tip bir soruda, kuvvetlerin bileşkesinin +x yönünde olması, kuvvetlerin x ve y bileşenlerinin incelenmesini gerektirir.

Kuvvetlerin Bileşenleri:

  • \vec{F_1} y ekseni üzerinde olduğu için x bileşeni yoktur, sadece negatif y yönündeki bileşeni vardır.
  • \vec{F_2} ve \vec{F_3}, y eksenine göre simetrik ve açı \alpha ile eğik olduklarından, bu kuvvetlerin x bileşeni olacaktır. Bileşenlerini hesaplayalım:
    • \vec{F_2}'nin x bileşeni: F_2 \cdot \cos(\alpha)
    • \vec{F_3}'ün x bileşeni: F_3 \cdot \cos(\alpha)

x Yönü İçin Bileşke Kuvvet:

Bileşke kuvvetin +x yönünde olması, pozitif x bileşenlerinin negatifleri yenmesi gerektiği anlamına gelir. Burada yalnızca \vec{F_2} ve \vec{F_3} x bileşeni sağlar. Bu durumda:

F_2 \cdot \cos(\alpha) + F_3 \cdot \cos(\alpha) > 0

Bu eşitsizlik sağlandığında, bileşke x yönündedir.

y Yönü İçin Denge:

y bileşenlerinin net sıfır olması gerekecektir çünkü bileşkenin sadece x yönünde olması isteniyor:

-F_1 + F_2 \cdot \sin(\alpha) - F_3 \cdot \sin(\alpha) = 0

Bunun açılımı, iki kuvvetin y bileşenleri toplamının \vec{F_1}'in büyüklüğüne eşit olması gerektiğidir.

İfadelere Bakış:

I. F_2 > F_1

Çünkü F_2 ve F_3’ün y bileşenleri toplamı, F_1’i dengeleyecek. Tek başına F_2 F_1’den büyük olmak zorunda değildir ama toplamda öyle gözükebilir. Yani bu ifade tek başına doğru olmayabilir.

II. F_2 < F_3

Eğer \vec{F_3} daha büyük bir kuvvetse, bu durum x’in pozitif yönde olmasını pekiştirir çünkü \vec{F_3}'ün x bileşeni daha kuvvetlidir. Burada ifade doğru olabilir.

III. F_3 > F_1

Eğer \vec{F_3} büyükse, yine y eksenindeki bileşke kuvvet dengesi üçüncü kuvvetin ciddi bir katkısı olmasını gerektirir. O yüzden III doğru olabilir.

Sonuç:

II ve III, x yönünde ve y dengesi açısından ağırlık sağlar:

Cevap D) II ve III.

Bu doğrultuda cevabın D şıkkı olacağını görebiliriz.