Tekneden Kıyıya Atlarken Tekne Neden Geriye Gider?
Soru: Tekneden kıyıya atlarken tekne neden geriye gider?
Kısa Cevap: Kişi kıyıya doğru sıçrarken ayaklarıyla tekneyi geriye iter. Tekne de kişiye ileri yönlü kuvvet uygular. Başlangıçta durgun ve kıyıya bağlı olmayan tekne, bu itmenin etkisiyle geriye hareket eder.
Detaylı Cevap: Newton’ın üçüncü hareket yasasına göre kişi ve tekne birbirine eşit büyüklükte, zıt yönlü kuvvetler uygular. Kişinin tekneye uyguladığı kuvvet tekneyi, teknenin kişiye uyguladığı kuvvet ise kişiyi ivmelendirir. Kuvvetler farklı cisimlere etki ettiği için tek bir cismin üzerinde birbirini dengelemez.
Tekneyi Geriye Hareket Ettiren Kuvvet Hangisidir?
Teknenin geriye hareketini başlatan, kişinin tekneye uyguladığı yatay kuvvettir. Kişi ayaklarıyla tekneyi iterek kıyıya doğru hız kazanır. Bu sırada tekne de ters yönde hız kazanabilir.
Olay, tekne örneğinin yer aldığı kuvvet ve hareket etkinliklerinde etki-tepki yasasıyla açıklanır.
Kişi ve Tekne Aynı Hızla mı Hareket Eder?
Genellikle hayır. Karşılıklı kuvvetlerin eşit olması, hızların veya ivmelerin eşit olmasını gerektirmez. Kütleler farklıysa aynı büyüklükteki kuvvetler farklı ivmeler oluşturabilir.
Bu durum, buz üzerinde birbirini iten farklı kütleli kişilerin hareketine benzer.
Momentumun Korunmasıyla Nasıl Açıklanır?
Kişi ve tekne başlangıçta duruyorsa sistemin yatay momentumu sıfırdır. Sıçrama süresince yatay dış kuvvetlerin etkisi ihmal edilebiliyorsa toplam yatay momentum korunur:
mkişi · vkişi + mtekne · vtekne = 0
Hızlar aynı referans sistemine, örneğin kıyıya göre alınmalıdır. Kıyıya doğru yön pozitif seçildiğinde kişinin yatay hızı pozitif, tekneninki negatif olur. Buradaki karşılaştırma, kişinin tekneyle temasının kesildiği ve henüz kıyıya ulaşmadığı an için yapılır.
Örnek Soru ve Çözümü
Soru: 60 kg kütleli kişi, 180 kg kütleli serbest bir tekneden kıyıya doğru atlıyor. Başlangıçta ikisi de durmaktadır. Kişinin ayrılma anındaki kıyıya göre yatay hızı 3 m/s olduğuna göre teknenin yatay hızı nedir? Sıçrama sırasında yatay dış kuvvetlerin etkisini ihmal ediniz.
Kısa Cevap: Tekne, kişinin atlama yönünün tersine 1 m/s hızla hareket eder.
Çözüm: Kıyıya doğru yön pozitif seçilir. Momentum korunumu 60 × 3 + 180 × vtekne = 0 şeklinde yazılır. Buradan vtekne = −180 / 180 = −1 m/s bulunur. Negatif işaret ters yönü gösterir.
Tekne Kıyıya Bağlıysa Sonuç Değişir mi?
Evet. Gergin bir bağlama halatı tekneye dış kuvvet uygulayarak geri hareketini sınırlayabilir. Su direnci de teknenin sonraki hareketini etkiler. Bu nedenle serbest tekne için kurulan ideal model her duruma doğrudan uygulanmaz.
Açıklamalar ve Örnek Cevaplar
Hayır. Ayakların tekneyle teması kesildiğinde bu temas kuvveti sona erer. Tekne kazandığı hızla hareketini sürdürebilir; sonraki hız değişimini dış kuvvetler belirler.
Hayır. Aynı etkileşimde karşılıklı kuvvetlerin büyüklükleri eşittir, yönleri zıttır.
Kullanılabilir; ancak önce hızların aynı referans sisteminde ifade edilmesi gerekir. Tekneye göre verilen hız, doğrudan kıyıya göre hız yerine yazılamaz.
Diğer etkinliklerin ve alıştırmaların çözümlerine 11. Sınıf Fizik Ders Kitabı Cevapları MEB Yayınları sayfasından ulaşabilirsiniz.