Sorunun Çözümü
Başlangıçta X cismi ile kum torbasının kütleleri eşit olduğu için sistem dengededir. Yani, X cisminin ağırlığı \(G_X = m_X g\) ve kum torbasının ağırlığı \(G_{kum} = m_{kum} g\) birbirine eşittir (\(m_X = m_{kum}\)).
- Kum Torbasında Delik Açılması: Kum torbasında küçük bir delik açıldığında, torbadaki kum dışarı akmaya başlar. Bu durum, kum torbasının kütlesinin (\(m_{kum}\)) zamanla azalmasına neden olur.
- Denge Bozulması: Kum torbasının kütlesi azaldıkça, ağırlığı da azalır (\(G_{kum}\) azalır). X cisminin kütlesi sabit kaldığı için, X cisminin ağırlığı (\(G_X\)) kum torbasının ağırlığından daha büyük hale gelir (\(G_X > G_{kum}\)).
- Hareket Yönü: X cisminin ağırlığı daha büyük olduğu için, sistem X cisminin aşağı yönde (II yönünde) hareket etmesine neden olacak şekilde harekete geçer. Kum torbası ise yukarı yönde (I yönünde) hareket eder.
- İvmenin Değişimi:
- Sistemin net kuvveti \(F_{net} = G_X - G_{kum}(t) = (m_X - m_{kum}(t))g\) olur. Kum torbasının kütlesi \(m_{kum}(t)\) azaldıkça, net kuvvet \(F_{net}\) artar.
- Sistemin toplam kütlesi \(M_{toplam}(t) = m_X + m_{kum}(t)\) olur. Kum torbasının kütlesi \(m_{kum}(t)\) azaldıkça, toplam kütle \(M_{toplam}\) azalır.
- Newton'un İkinci Yasası'na göre ivme \(a = \frac{F_{net}}{M_{toplam}}\) şeklindedir. Net kuvvet artarken toplam kütle azaldığı için, sistemin ivmesi zamanla artar.
Bu durumda, X cismi II yönünde artan ivmeli hareket yapar.
Cevap E seçeneğidir.