Eylemsizlik ve İvmeli Hareket Sorularının Çözümleri
3. Soru: İpteki Gerilme Kuvveti
KULLANILAN FORMÜL / KURAL:
Newton’ın İkinci Hareket Yasası:
F_{\text{net}} = m \cdot a
ÇÖZÜM ADIMLARI:
Adım 1 — Sistemin ve Cismin Hareketini İnceleme
Y aracı sağa doğru a = 4 \text{ m/s}^2 ivme ile hızlanmaktadır. X cismi araç üzerinde bulunduğundan ve aracın sağ dikmesine iple bağlı olduğundan, araçla birlikte aynı a = 4 \text{ m/s}^2 ivmeyle sağa doğru hareket eder.
Adım 2 — X Cismine Etki Eden Yatay Kuvvetleri Belirleme
Ortamda sürtünme ihmal edildiği için X cismine yatay doğrultuda etki eden tek kuvvet, cismi sağa doğru çeken ipteki gerilme kuvvetidir (T).
T = m_X \cdot a
T = 3 \text{ kg} \cdot 4 \text{ m/s}^2 = 12 \text{ N}
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
CEVAP: D) 12 N
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
4. Soru: Eğik Düzlem Üzerindeki Cismin Dengesi ve Uygulanan Kuvvet
KULLANILAN FORMÜL / KURAL:
ÇÖZÜM ADIMLARI:
Adım 1 — Cismin Kaymadan Dengede Kalması İçin Gerekli İvmenin Hesaplanması
Aracın sağa doğru a ivmesiyle hızlanması durumunda, m kütleli cismin eğik düzlem boyunca aşağı kaymasını engelleyen etki ivmeli hareketten kaynaklanan yatay kuvvettir.
Eğik düzleme paralel kuvvetlerin dengesinden:
m \cdot g \cdot \sin(37^\circ) = m \cdot a \cdot \cos(37^\circ)
Kütleler (m) sadeleştiğinde ivme bağıntısı elde edilir:
a = g \cdot \tan(37^\circ) = g \cdot \frac{\sin(37^\circ)}{\cos(37^\circ)}
Verilen değerleri yerine yazalım:
a = 10 \cdot \frac{0{,}6}{0{,}8} = 10 \cdot \frac{3}{4} = 7{,}5 \text{ m/s}^2
Adım 2 — Sisteme Uygulanan Toplam F Kuvvetinin Hesaplanması
Sürtünmesiz ortamda F kuvveti, aracın kütlesi (8\text{ kg}) ile cismin kütlesini (2\text{ kg}) birlikte a = 7{,}5 \text{ m/s}^2 ivmeyle hareket ettirir:
M_{\text{toplam}} = m_{\text{araç}} + m = 8 + 2 = 10 \text{ kg}
F = M_{\text{toplam}} \cdot a = 10 \text{ kg} \cdot 7{,}5 \text{ m/s}^2 = 75 \text{ N}
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
CEVAP: B) 75 N
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
TEMEL KAVRAMLAR:
- Eylemsizlik: İvmeli hareket yapan referans sistemlerinde, cisimlerin mevcut hareket durumlarını koruma eğilimidir.
- Bileşke Kuvvet Doğrultusu: Cismin eğik düzlem üzerinde düşeyde yerçekimi (mg) ve yatayda ivmelendirici kuvvet (ma) bileşenleri dengelendiğinde cisim düzlem üzerinde sabit konumda kalır.
SIK YAPILAN HATALAR:
Hatalı Yaklaşım: 4. soruda F kuvvetini hesaplarken yalnızca aracın kütlesini (8\text{ kg}) veya yalnızca cismin kütlesini (2\text{ kg}) dikkate almak.
Doğru Yaklaşım: F kuvveti tüm sistemi ittiği için toplam kütle (8 + 2 = 10\text{ kg}) hesaba katılmalıdır.
Benzer bir eğik düzlem ve eylemsizlik pekiştirme sorusu çözmek ister misin?