Yükleri farklı cisimlerin birbirine uyguladığı elektriksel kuvvetler eşit midir?
Soru: Yük miktarları farklı iki cismin birbirine uyguladığı elektriksel kuvvetler eşit midir?
Kısa Cevap: Evet. Elektrostatik etkileşimde iki noktasal yük, yük miktarları farklı olsa bile birbirine eşit büyüklükte ve zıt yönlü kuvvet uygular. Büyük yükün küçük yüke daha büyük kuvvet uyguladığı düşüncesi yanlıştır.
Detaylı Cevap: Coulomb Yasası’na göre karşılıklı kuvvetlerin büyüklüğü F = k · |q₁q₂| / r² bağıntısıyla bulunur. Her iki kuvvet için aynı yük çarpımı, aynı uzaklık ve aynı ortam kullanılır. Bu nedenle kuvvet büyüklükleri eşittir. Kuvvetler farklı cisimlere etki eder ve yönleri birbirine zıttır.
Yüklerden biri üç kat büyükse ne olur?
Birinci cismin yükü +q, ikinci cismin yükü +3q olsun. Aralarındaki uzaklık r ise karşılıklı elektriksel kuvvetlerin büyüklüğü 3kq²/r² olur.
+3q yükünün +q yüküne uyguladığı kuvvet de +q yükünün +3q yüküne uyguladığı kuvvet de aynı büyüklüktedir. İki yük pozitif olduğu için bu kuvvetler itme yönündedir.
Yük miktarlarının kuvvetle ilişkisini elektriksel kuvvet etkinliğinin cevaplarında inceleyebilirsiniz.
Örnek soru ve çözümü
Kuvvetler eşitse ivmeler de eşit midir?
Her zaman değil. Yalnızca karşılıklı elektriksel kuvvetlerin etkisi dikkate alındığında ivme büyüklüğü a = F/m ile bulunur. Kuvvetler eşit olsa da kütleler farklıysa ivmeler farklı olur.
Örneğin bir cismin kütlesi diğerinin iki katıysa aynı büyüklükteki kuvvet altında ivmesi yarısı olur. Dolayısıyla daha fazla hızlanan cismin mutlaka daha büyük kuvvet hissettiği söylenemez.
Bu ayrımı proton ve elektronun hareketiyle ilgili alıştırmada inceleyebilirsiniz.
Eşit ve zıt kuvvetler neden birbirini dengelemez?
Çünkü bu kuvvetler aynı cisme değil, farklı cisimlere etki eder. Bir cismin dengede olup olmadığını belirlerken yalnızca o cisme uygulanan kuvvetler toplanır. Etki-tepki çiftinin iki kuvveti, tek bir cismin kuvvetleri gibi toplanmaz.
Açıklamalar ve Örnek Cevaplar
Hayır. Aynı elektrostatik etkileşimde karşılıklı kuvvetlerin büyüklükleri eşittir. Yüklerin farklı olması bu eşitliği bozmaz.
Hayır. Zıt işaretli yükler birbirini çeker. Çekme kuvvetleri yine eşit büyüklükte ve zıt yönlüdür.
Yükler, uzaklık ve ortam aynıysa Coulomb kuvveti kütleye bağlı değildir. Ancak kütle, bu kuvvetin oluşturduğu ivmeyi etkiler.
Diğer etkinlik ve sorular için 11. Sınıf Fizik Ders Kitabı Cevapları MEB Yayınları ana sayfasını inceleyebilirsiniz.