Bu soruyu çözmek için Newton'un İkinci Hareket Yasası'nı (Dinamik Temel Prensibi) kullanacağız. Sistemin ivmesini bulmak için sisteme etki eden net kuvveti ve toplam kütleyi belirlememiz gerekiyor.
- Adım 1: Toplam Kütleyi Hesaplama
- Adım 2: Sisteme Etki Eden Kuvvetleri Belirleme
- Yukarı Yönlü Çekme Kuvveti (F): Soruda verildiği gibi $F = 120 \text{ N}$.
- Aşağı Yönlü Yer Çekimi Kuvveti (Ağırlık - $W_{toplam}$): Sistemin toplam ağırlığı, toplam kütle ile yer çekimi ivmesinin çarpımıdır.
- Adım 3: Net Kuvveti Hesaplama
- Adım 4: Sistemin İvmesini Hesaplama
Sistem, 2 kg ve 4 kg kütleli iki cisimden oluşmaktadır. Bu cisimler birlikte hareket ettiği için toplam kütleleri almalıyız.
Toplam kütle ($M_{toplam}$) = $m_1 + m_2 = 2 \text{ kg} + 4 \text{ kg} = 6 \text{ kg}$
Sisteme iki ana kuvvet etki etmektedir:
$W_{toplam} = M_{toplam} \cdot g = 6 \text{ kg} \cdot 10 \text{ m/s}^2 = 60 \text{ N}$
Sistem yukarı doğru çekildiği için, net kuvvet yukarı yönlü çekme kuvvetinden toplam ağırlığın çıkarılmasıyla bulunur.
$F_{net} = F - W_{toplam} = 120 \text{ N} - 60 \text{ N} = 60 \text{ N}$
Newton'un İkinci Yasası'na göre $F_{net} = M_{toplam} \cdot a$ formülünü kullanarak ivmeyi ($a$) bulabiliriz.
$a = \frac{F_{net}}{M_{toplam}} = \frac{60 \text{ N}}{6 \text{ kg}} = 10 \text{ m/s}^2$
Sistemin ivmesi $10 \text{ m/s}^2$ olarak bulunur.
Cevap B seçeneğidir.