📄 9. Sınıf Fizik: Hareket ve Newton’un Hareket Yasaları Çalışma Kağıdı

💡 Çözüm Adımları:

Verilenler:
İlk hız \(v_0 = 10 \text{ m/s}\)
Son hız \(v = 30 \text{ m/s}\)
Zaman \(t = 5 \text{ s}\)

İvme (\(a\)) hesabı:
İvme, hızdaki değişimin zamana oranıdır:
\(a = \frac{\Delta v}{t} = \frac{v - v_0}{t}\)
\(a = \frac{30 \text{ m/s} - 10 \text{ m/s}}{5 \text{ s}}\)
\(a = \frac{20 \text{ m/s}}{5 \text{ s}}\)
\(a = 4 \text{ m/s}^2\)

Alınan yol (\(x\)) hesabı:
Düzgün hızlanan hareket için alınan yol formülü:
\(x = v_0 t + \frac{1}{2} a t^2\)
\(x = (10 \text{ m/s})(5 \text{ s}) + \frac{1}{2} (4 \text{ m/s}^2) (5 \text{ s})^2\)
\(x = 50 \text{ m} + \frac{1}{2} (4 \text{ m/s}^2) (25 \text{ s}^2)\)
\(x = 50 \text{ m} + 2 \text{ m/s}^2 \times 25 \text{ s}^2\)
\(x = 50 \text{ m} + 50 \text{ m}\)
\(x = 100 \text{ m}\)

Cevap: Otomobilin ivmesi \(4 \text{ m/s}^2\) ve aldığı yol \(100 \text{ m}\)'dir.

💡 Çözüm Adımları:

Verilenler:
Kütle \(m = 2 \text{ kg}\)
Kuvvet \(F = 10 \text{ N}\)
Zaman \(t = 4 \text{ s}\)
İlk hız \(v_0 = 0 \text{ m/s}\) (başlangıçta durduğu için)

İvme (\(a\)) hesabı:
Newton'un İkinci Hareket Yasası'na göre \(F = m \times a\).
\(10 \text{ N} = 2 \text{ kg} \times a\)
\(a = \frac{10 \text{ N}}{2 \text{ kg}}\)
\(a = 5 \text{ m/s}^2\)

\(4 \text{ s}\) sonraki hız (\(v\)) hesabı:
Düzgün hızlanan hareket için hız formülü:
\(v = v_0 + a t\)
\(v = 0 \text{ m/s} + (5 \text{ m/s}^2)(4 \text{ s})\)
\(v = 20 \text{ m/s}\)

Cevap: Cismin ivmesi \(5 \text{ m/s}^2\) ve \(4 \text{ s}\) sonraki hızı \(20 \text{ m/s}\)'dir.

💡 Çözüm Adımları:

Bir kamyonun fren yapması ve durması olayı, Newton'un hareket yasalarının üçünü de içerir:

1. **Eylemsizlik Yasası (Newton'un Birinci Yasası):** Kamyon hareket halindeyken, yolcular ve kamyonun kendisi belirli bir hızla hareket etme eğilimindedir. Kamyon fren yaptığında, kamyonun hızı azalır veya durur ancak yolcular ve kamyon üzerindeki eşyalar, eylemsizlikleri nedeniyle ilk hareket durumlarını koruma eğiliminde olduklarından ileri doğru savrulma eğilimi gösterirler. Emniyet kemeri bu savrulmayı engeller.

2. **Temel Yasa (Newton'un İkinci Yasası, \(F_{net} = m \times a\)):** Kamyon fren yaptığında yavaşlar, yani hızında bir azalma meydana gelir. Bu durum, kamyonun hareket yönünün tersine doğru bir ivmeye sahip olduğu anlamına gelir (negatif ivme veya yavaşlama). Bu ivmenin nedeni, kamyona etki eden net bir kuvvettir. Bu net kuvvetin en büyük bileşeni, tekerlekler ile yol arasındaki **sürtünme kuvveti** ve hava direncidir. Frenler, tekerleklerin dönmesini yavaşlatarak veya durdurarak sürtünme kuvvetini artırır. \(F_{net} = m \times a\) formülüne göre, sürtünme kuvveti ne kadar büyükse, kamyonun yavaşlama ivmesi de o kadar büyük olur ve daha kısa sürede durur.

3. **Etki-Tepki Yasası (Newton'un Üçüncü Yasası):** Kamyon fren yaparken, tekerlekler yol üzerinde geriye doğru bir etki kuvveti uygular. Newton'un üçüncü yasasına göre, yol da tekerleklere eşit büyüklükte ve zıt yönde, yani ileri doğru bir tepki kuvveti uygular. Bu tepki kuvveti, kamyonun hareketini durdurmaya yardımcı olan sürtünme kuvvetinin bir parçası olarak düşünülebilir. Aynı şekilde, kamyon yola bir kuvvet uygularken, yol da kamyona bir kuvvet uygular.

Özetle, frenleme anında eylemsizlik ilkesi yolcuların ileri savrulmasına neden olurken, tekerlekler ve yol arasındaki sürtünme kuvveti, Newton'un temel yasasına göre kamyonun yavaşlama ivmesini oluşturur ve etki-tepki yasası bu sürtünme kuvvetinin oluşum mekanizmasını açıklar.