Başlangıç olarak, sistemin ivmesini bulmak için tüm sisteme etki eden net kuvveti hesaplayalım.
- Toplam Kütle (\(M_{toplam}\)):
- Toplam Sürtünme Kuvveti (\(F_{sürtünme}\)):
- Net Kuvvet (\(F_{net}\)):
- Sistemin İvmesi (\(a\)):
\(M_{toplam} = 2 \text{ kg} + 3 \text{ kg} + 5 \text{ kg} = 10 \text{ kg}\)
\(F_{sürtünme} = \mu_k \cdot M_{toplam} \cdot g = 0.15 \cdot 10 \text{ kg} \cdot 10 \text{ m/s}^2 = 15 \text{ N}\)
\(F_{net} = F_{uygulanan} - F_{sürtünme} = 40 \text{ N} - 15 \text{ N} = 25 \text{ N}\)
\(F_{net} = M_{toplam} \cdot a \Rightarrow 25 \text{ N} = 10 \text{ kg} \cdot a \Rightarrow a = 2.5 \text{ m/s}^2\)
Şimdi gerilme kuvvetlerini bulalım:
- \(T_1\) Gerilme Kuvveti (2 kg kütlesi için):
- \(T_2\) Gerilme Kuvveti (2 kg ve 3 kg kütlelerini içeren sistem için):
2 kg kütlesine etki eden sürtünme kuvveti: \(f_{sürtünme,1} = \mu_k \cdot m_1 \cdot g = 0.15 \cdot 2 \text{ kg} \cdot 10 \text{ m/s}^2 = 3 \text{ N}\)
Newton'ın İkinci Yasası: \(T_1 - f_{sürtünme,1} = m_1 \cdot a\)
\(T_1 - 3 \text{ N} = 2 \text{ kg} \cdot 2.5 \text{ m/s}^2\)
\(T_1 - 3 \text{ N} = 5 \text{ N}\)
\(T_1 = 8 \text{ N}\)
Bu iki kütlenin toplamı 5 kg'dır. Bu sisteme etki eden sürtünme kuvveti:
\(f_{sürtünme,1+2} = \mu_k \cdot (m_1 + m_2) \cdot g = 0.15 \cdot (2+3) \text{ kg} \cdot 10 \text{ m/s}^2 = 0.15 \cdot 50 = 7.5 \text{ N}\)
Newton'ın İkinci Yasası: \(T_2 - f_{sürtünme,1+2} = (m_1 + m_2) \cdot a\)
\(T_2 - 7.5 \text{ N} = 5 \text{ kg} \cdot 2.5 \text{ m/s}^2\)
\(T_2 - 7.5 \text{ N} = 12.5 \text{ N}\)
\(T_2 = 20 \text{ N}\)
Sonuç olarak, \(T_1 = 8 \text{ N}\) ve \(T_2 = 20 \text{ N}\) bulunur.
Cevap B seçeneğidir.