Merhaba sevgili öğrencilerim,
Bugün Fen Bilimleri dersinde kuvvet ve hareket konusundaki bu güzel soruları birlikte çözeceğiz. Unutmayın, Fen Bilimleri’ni anlamanın en iyi yolu adım adım ilerlemek ve mantığını kavramaktır. Haydi başlayalım!
B. Başlangıçta doğuya doğru hareket eden cisme etki eden üç kuvvet aşağıda verilmiştir. Buna göre aşağıdaki soruları cevaplayınız (Oklardaki her bölme 5 N büyüklüğü göstermektedir.).
Öncelikle sorudaki görseli dikkatlice inceleyelim. Bir cismimiz var ve ona üç farklı kuvvet etki ediyor. Soruda bize her bir küçük okun 5 Newton (N) değerinde olduğu söylenmiş. Bu bilgi bizim için çok önemli!
1. Cisme etki eden kuvvetlerin yönü, doğrultusu ve büyüklüğü nedir?
Haydi şimdi tablomuzu dolduralım. Unutmayalım; yön (doğu, batı, kuzey, güney gibi) ile doğrultu (doğu-batı veya kuzey-güney gibi) farklı şeylerdir.
1. kuvvet:
- Kuvvetin Yönü: Okun ucu batıyı gösteriyor. Yani yönü Batı‘dır.
- Kuvvetin Doğrultusu: Kuvvet, doğu-batı çizgisi üzerinde. Yani doğrultusu Doğu-Batı‘dır.
- Kuvvetin Büyüklüğü (N): Ok 2 bölmeden oluşuyor. Her bölme 5 N olduğuna göre, 2 x 5 = 10 N‘dur.
2. kuvvet:
- Kuvvetin Yönü: Bu okun ucu da batıyı gösteriyor. Yönü Batı‘dır.
- Kuvvetin Doğrultusu: Bu kuvvet de doğu-batı çizgisi üzerinde. Doğrultusu Doğu-Batı‘dır.
- Kuvvetin Büyüklüğü (N): Ok 1 bölmeden oluşuyor. O zaman büyüklüğü 5 N‘dur.
3. kuvvet:
- Kuvvetin Yönü: Okun ucu doğuyu gösteriyor. Yönü Doğu‘dur.
- Kuvvetin Doğrultusu: Bu kuvvet de doğu-batı çizgisi üzerinde. Doğrultusu Doğu-Batı‘dır.
- Kuvvetin Büyüklüğü (N): Ok 1 bölmeden oluşuyor. Büyüklüğü 5 N‘dur.
2. Cisme etki eden bileşke kuvvet kaç N büyüklüğünde ve hangi yöndedir?
Bileşke kuvvet, yani net kuvvet, bir cisme etki eden tüm kuvvetlerin toplam etkisidir. Bunu bulmak için bir nevi “kuvvetlerin halat çekme yarışı” gibi düşünebiliriz.
Adım 1: Aynı yöndeki kuvvetleri toplayalım.
1. kuvvet ve 2. kuvvet aynı yöne, yani Batı‘ya doğru çekiyor. O zaman onların güçlerini birleştirelim.
Batı yönündeki toplam kuvvet = 10 N + 5 N = 15 N
Adım 2: Zıt yöndeki kuvvetleri karşılaştıralım.
Artık elimizde Batı’ya doğru çeken 15 N‘luk bir kuvvet ve Doğu’ya doğru çeken 5 N‘luk bir kuvvet var. Bu kuvvetler zıt yönlü olduğu için birbirlerini zayıflatırlar. Büyük olan kuvvetten küçük olanı çıkararak net kuvveti buluruz.
Bileşke Kuvvet = 15 N – 5 N = 10 N
Adım 3: Bileşke kuvvetin yönünü bulalım.
Halat çekme yarışını kim kazandı? Tabii ki daha güçlü olan, yani Batı’ya çeken kuvvetler! O yüzden bileşke kuvvetin yönü de Batı olur.
Sonuç:
Cisme etki eden bileşke kuvvet 10 N büyüklüğünde ve Batı yönündedir.
3. Cismin hareket durumunda nasıl bir değişiklik gözlenir?
Bu soruyu cevaplamak için en başta verilen bilgiye geri dönelim: “Başlangıçta doğuya doğru hareket eden cisim…“.
Adım 1: Cismin ilk hareket yönünü belirleyelim.
Cisim Doğu yönünde hareket ediyor.
Adım 2: Bileşke kuvvetin yönünü hatırlayalım.
Bir önceki soruda bulmuştuk, bileşke (net) kuvvet Batı yönünde.
Adım 3: Sonucu yorumlayalım.
Şimdi düşünelim: Doğu’ya doğru giden bir topa siz Batı yönünde, yani hareketinin tersi yönde bir kuvvet uygularsanız ne olur? Top önce yavaşlar, değil mi? İşte bu cisim için de aynı şey geçerli.
Sonuç:
Cisme, hareket yönünün tersi yönde bir net kuvvet etki ettiği için cisim yavaşlar. (Eğer kuvvet uygulanmaya devam ederse durabilir ve hatta Batı yönünde geri gitmeye başlayabilir.)
C. Bir öğrenci aşağıdaki beş eşit parçaya bölünmüş 30 m lik yolda, uzaktan kumandalı oyuncak arabasının 6 m lik her bölümünü 2 sn. de tamamladığını gözlemliyor. Buna göre oyuncak arabanın yol-zaman ve sürat-zaman grafiklerini çiziniz.
Grafikleri çizebilmek için önce arabanın süratini bulmamız gerekiyor. Sürat neydi? Alınan yolun geçen zamana bölünmesiydi.
Adım 1: Arabanın süratini hesaplayalım.
Araba her 6 metrelik yolu 2 saniyede alıyormuş.
Sürat = Alınan Yol / Geçen Zaman
Sürat = 6 m / 2 s = 3 m/s
Bu demek oluyor ki arabanın sürati hiç değişmiyor, yani araba sabit süratli hareket yapıyor. Bu bilgi grafikler için çok önemli!
Adım 2: Yol-Zaman Grafiğini çizelim (veya açıklayalım).
Bu grafiğin dikey ekseni “Yol (m)”, yatay ekseni ise “Zaman (s)” olacak.
- 0. saniyede araba 0 metre yol almıştır. (Noktamız: 0,0)
- 2. saniyede araba 6 metre yol almıştır. (Noktamız: 2,6)
- 4. saniyede araba 6 + 6 = 12 metre yol almıştır. (Noktamız: 4,12)
- 6. saniyede araba 12 + 6 = 18 metre yol almıştır. (Noktamız: 6,18)
- 8. saniyede araba 18 + 6 = 24 metre yol almıştır. (Noktamız: 8,24)
- 10. saniyede araba 24 + 6 = 30 metre yol almıştır. (Noktamız: 10,30)
Bu noktaları birleştirdiğimizde, grafiğin başlangıç noktasından (0,0) başlayıp düz bir çizgi halinde yukarı doğru ilerlediğini görürüz. Bu, sabit süratli hareketin yol-zaman grafiğidir.
Adım 3: Sürat-Zaman Grafiğini çizelim (veya açıklayalım).
Bu grafiğin dikey ekseni “Sürat (m/s)”, yatay ekseni ise “Zaman (s)” olacak.
Arabanın süratinin 3 m/s olduğunu ve hiç değişmediğini bulmuştuk.
- 0. saniyede sürat 3 m/s’dir.
- 2. saniyede sürat yine 3 m/s’dir.
- 10. saniyede sürat hala 3 m/s’dir.
Bu durumda, sürat ekseninde 3’ü bulup, zaman eksenine paralel düz bir yatay çizgi çizeriz. Bu çizgi, zaman ilerlese de süratin hiç değişmediğini, hep 3 m/s kaldığını gösterir.
Umarım çözümler anlaşılır olmuştur. Anlamadığınız bir yer olursa çekinmeden sorun. Başarılar dilerim