Eren, yaptığı bir deneyde yere sabitlenmiş yatay bir masa üzerine fizik ve kimya kitaplarını şekildeki gibi koyup fizik kitabına yatay \vec{F} kuvveti uygulayınca kitaplar ayrılmadan birlikte harekete başlıyor.
Fizik kitabının kimya kitabına uyguladığı sürtünme kuvveti \vec{F}_K , kimya kitabının fizik kitabına uyguladığı sürtünme kuvveti \vec{F}_F , kimya kitabının masaya uyguladığı sürtünme kuvveti \vec{F}_M olduğuna göre bu kuvvetlerin yönü aşağıdakilerin hangisinde bir arada doğru olarak verilmiştir?
\vec{F}_K \vec{F}_F \vec{F}_M
A) quadquad1quadquadquad2quadquadquad1
B) quadquad1quadquadquad2quadquadquad2
C) quadquad1quadquadquad1quadquadquad2
D) quadquad2quadquadquad1quadquadquad2
E) quadquad2quadquadquad1quadquadquad1
Üst Üste Duran Cisimlerde Sürtünme Kuvveti ve Etki-Tepki Prensibi
KULLANILAN FORMÜL / KURAL: Newton’ın Hareket Yasaları gereği, temas eden yüzeyler arasındaki sürtünme kuvveti bağıl hareketi engelleyecek yönde oluşur; Etki-Tepki Prensibi (\vec{F}_{\text{etki}} = -\vec{F}_{\text{tepki}}) uyarınca bir cismin diğerine uyguladığı sürtünme kuvveti, diğerinin buna uyguladığı sürtünme kuvvetine eşit büyüklükte ve zıt yönlüdür.
ÇÖZÜM ADIMLARI
Adım 1 — Kimya Kitabının Fizik Kitabına Uyguladığı Sürtünme Kuvveti (\vec{F}_F)
Fizik kitabına sağa doğru (1 yönünde) \vec{F} kuvveti uygulandığında, kitap 1 yönünde hızlanmak ister. Altındaki kimya kitabı, fizik kitabının alt yüzeyindeki bağıl kaymayı engellemek için fizik kitabına harekete ters yönde, yani sola doğru sürtünme kuvveti uygular:
\vec{F}_F \rightarrow 2\text{ yönündedir.}
Adım 2 — Fizik Kitabının Kimya Kitabına Uyguladığı Sürtünme Kuvveti (\vec{F}_K)
Etki-tepki yasası gereği, \vec{F}_F ile \vec{F}_K bir etki-tepki çiftidir (\vec{F}_K = -\vec{F}_F). Fizik kitabı da kimya kitabına eşit büyüklükte ve zıt yönde sürtünme kuvveti uygular. Kimya kitabını 1 yönünde birlikte harekete geçiren kuvvet bu sürtünmedir:
\vec{F}_K \rightarrow 1\text{ yönündedir.}
Adım 3 — Kimya Kitabının Masaya Uyguladığı Sürtünme Kuvveti (\vec{F}_M)
Kimya kitabı masa üzerinde sağa doğru (1 yönünde) ilerlediği için masa, kimya kitabına hareketi zorlaştırıcı yönde, yani sola (2 yönünde) bir sürtünme kuvveti uygular. Newton’ın 3. yasası gereği kimya kitabı da masanın üst yüzeyine aynı büyüklükte fakat sağa doğru (1 yönünde) bir sürtünme kuvveti aktarır:
\vec{F}_M \rightarrow 1\text{ yönündedir.}
CEVAP: A) 1 — 2 — 1 (\vec{F}_K = 1, \vec{F}_F = 2, \vec{F}_M = 1)
SINAV NOTU / PÜF NOKTASI: Sorularda “masanın cisme” mi yoksa “cismin masaya” mı uyguladığı kuvvete dikkat edilmelidir. Masa cisme 2 yönünde sürtünme uygularken, etki-tepki çifti gereği cisim masaya 1 yönünde sürtünme uygular.