Asansörde Neden Ağır veya Hafif Hissederiz?
Soru: Asansörde neden bazen daha ağır, bazen daha hafif hissederiz?
Kısa Cevap: Asansör ivmelendiğinde zeminin bize uyguladığı normal kuvvet değişir. Yukarı yönlü ivmede daha ağır, aşağı yönlü ivmede daha hafif hissederiz.
Detaylı Cevap: Asansörle birlikte hareket eden kişinin üzerinde aşağı yönlü ağırlık ve yukarı yönlü normal kuvvet bulunur. Asansörün ivmesi bu kuvvetlerin farkıyla ilişkilidir. Normal kuvvet ağırlıktan büyük olduğunda ağır, küçük olduğunda hafif hissedilir. Olağan bir asansör yolculuğunda kütle değişmez; yer çekimi ivmesindeki küçük yükseklik farkı da ihmal edilir.
Gerçek Ağırlık ile Görünür Ağırlık Nedir?
Ağırlık, Dünya’nın kişiye uyguladığı çekim kuvvetidir: G = mg. Görünür ağırlık ise bu örnekte zeminin veya tartının kişiye uyguladığı normal kuvvetin büyüklüğüdür.
Tartı, kişinin üzerine bastığı yüzeyde oluşan temas kuvvetini algılar. Bu nedenle ivmeli bir asansörde göstergesi değişebilir. Kavramları ayırt etmek için kütle ve ağırlık arasındaki farklar incelenebilir.
Asansör Hangi Durumlarda Daha Ağır Hissettirir?
Asansör yukarı yönlü ivmelendiğinde normal kuvvet ağırlıktan büyüktür. Bu durum, asansör yukarı giderken hızlandığında veya aşağı giderken yavaşladığında gerçekleşir.
İvmenin büyüklüğü a olmak üzere:
N = m(g + a)
Hangi Durumlarda Daha Hafif Hissederiz?
Asansör aşağı yönlü ivmelendiğinde normal kuvvet ağırlıktan küçüktür. Asansör aşağı giderken hızlanabilir veya yukarı giderken yavaşlayabilir.
Aşağı yönlü ivmenin büyüklüğü a ve a < g olmak üzere:
N = m(g − a)
Asansör duruyorsa veya sabit hızla hareket ediyorsa ivme sıfırdır ve N = mg olur. Dolayısıyla yalnızca yukarı veya aşağı gitmek, tartının farklı göstermesi için yeterli değildir.
Örnek Soru ve Çözümü
Soru: 60 kg kütleli bir kişi, yukarı yönde 2 m/s2 ivmelenen asansörde tartının üzerinde duruyor. g = 10 m/s2 alındığında görünür ağırlığı kaç N olur?
Kısa Cevap: Görünür ağırlığı 720 N olur. Kişi normalden daha ağır hisseder.
Çözüm: Yukarı yön pozitif seçilir. N − mg = ma yazılır. Buradan N = m(g + a) = 60 × (10 + 2) = 720 N bulunur. Kişinin ağırlığı ise mg = 600 N’dur.
Bu kuvvet dengesi ve ivme ilişkisi, asansör ve serbest cisim diyagramı etkinliklerinde de kullanılır.
Açıklamalar ve Örnek Cevaplar
Hayır. Yukarı giderken hızlanıyorsa ağır, yavaşlıyorsa hafif hissederiz. Sabit hızla gidiyorsa görünür ağırlık mg’ye eşittir.
Hayır. Değişen kütle değil, tartının algıladığı temas kuvvetidir.
Kişi ve tartı birlikte g ivmesiyle serbest düşerse normal kuvvet sıfır olur. Tartı sıfır gösterir; ancak yer çekimi kuvveti etki etmeye devam eder.
Diğer etkinliklerin ve alıştırmaların çözümlerine 11. Sınıf Fizik Ders Kitabı Cevapları MEB Yayınları sayfasından ulaşabilirsiniz.