Sorunun Çözümü
Havalı bir ortamda düşey atılan bir cismin ivmesini incelerken, yer çekimi kuvveti (\(F_g = mg\)) ve hava direnci kuvveti (\(F_{hava}\)) olmak üzere iki ana kuvveti göz önünde bulundurmalıyız. Hava direnci kuvveti, cismin hızına bağlıdır ve hareket yönüne zıttır.
- K Noktası (Yükselirken):
- Cisim yukarı doğru hareket etmektedir.
- Yer çekimi kuvveti aşağı yönlüdür (\(mg\)).
- Hava direnci kuvveti hareket yönüne zıt olduğu için aşağı yönlüdür (\(F_{hava,K}\)).
- Net kuvvet: \(F_{net,K} = mg + F_{hava,K}\) (aşağı yönlü).
- İvme: \(a_K = \frac{mg + F_{hava,K}}{m} = g + \frac{F_{hava,K}}{m}\).
- Bu durumda \(a_K > g\) olur.
- L Noktası (En Tepe Noktası):
- Cismin anlık hızı sıfırdır (\(v_L = 0\)).
- Yer çekimi kuvveti aşağı yönlüdür (\(mg\)).
- Hava direnci kuvveti hıza bağlı olduğu için sıfırdır (\(F_{hava,L} = 0\)).
- Net kuvvet: \(F_{net,L} = mg\) (aşağı yönlü).
- İvme: \(a_L = \frac{mg}{m} = g\).
- M Noktası (Alçalırken):
- Cisim aşağı doğru hareket etmektedir.
- Yer çekimi kuvveti aşağı yönlüdür (\(mg\)).
- Hava direnci kuvveti hareket yönüne zıt olduğu için yukarı yönlüdür (\(F_{hava,M}\)).
- Net kuvvet: \(F_{net,M} = mg - F_{hava,M}\) (aşağı yönlü).
- İvme: \(a_M = \frac{mg - F_{hava,M}}{m} = g - \frac{F_{hava,M}}{m}\).
- Bu durumda \(a_M < g\) olur.
Yukarıdaki analizlerden, ivmeler arasındaki ilişkiyi kolayca çıkarabiliriz:
- \(a_K = g + \text{pozitif bir terim}\)
- \(a_L = g\)
- \(a_M = g - \text{pozitif bir terim}\)
Bu durumda, ivmelerin büyüklükleri arasındaki ilişki:
\[a_K > a_L > a_M\]
Cevap A seçeneğidir.