Sorunun Çözümü
Verilen bilgilere göre, sadece m1 ve m2 cisimleri arasında sürtünme vardır. m1 ve m2 cisimlerinin birlikte hareket etmesi için uygulanabilecek en büyük kuvveti bulmalıyız.
- Öncelikle, m2 cisminin m1 üzerinde kaymadan hareket edebileceği maksimum sürtünme kuvvetini hesaplayalım. Bu sürtünme kuvveti, m2 cisminin ivmelenmesini sağlayacaktır.
Normal kuvvet (m2 için):
$$N_2 = m_2 \cdot g = 3 \text{ kg} \cdot 10 \text{ m/s}^2 = 30 \text{ N}$$ Maksimum statik sürtünme kuvveti:
$$f_{s,max} = k \cdot N_2 = 0.5 \cdot 30 \text{ N} = 15 \text{ N}$$ - Bu maksimum sürtünme kuvveti, m2 cisminin sahip olabileceği maksimum ivmeyi belirler. Bu ivme, aynı zamanda iki cismin birlikte hareket edebileceği maksimum ivmedir.
$$f_{s,max} = m_2 \cdot a_{max}$$ $$15 \text{ N} = 3 \text{ kg} \cdot a_{max}$$ $$a_{max} = \frac{15 \text{ N}}{3 \text{ kg}} = 5 \text{ m/s}^2$$ - Şimdi, bu maksimum ivme ile birlikte hareket eden (m1 + m2) sistemine etki eden toplam kuvveti (F) bulalım.
Toplam kütle:
$$M_{toplam} = m_1 + m_2 = 6 \text{ kg} + 3 \text{ kg} = 9 \text{ kg}$$ Uygulanabilecek en büyük kuvvet:
$$F = M_{toplam} \cdot a_{max}$$ $$F = 9 \text{ kg} \cdot 5 \text{ m/s}^2 = 45 \text{ N}$$ - Doğru Seçenek C'dır.