Sorunun Çözümü
Adım 1: Dengede olan kuvvetleri belirleyin.
- Cisim serbest bırakıldığında, yay sıkışarak sistem dengeye gelir.
- Eğim aşağı yönde etki eden yerçekimi kuvvetinin bileşeni: \(F_g = mg \sin\theta\)
- Yayı sıkışmaya karşı yukarı yönde etki eden yay kuvveti: \(F_y = kx\)
Adım 2: Yaydaki sıkışma miktarını (x) hesaplayın.
- Denge durumunda net kuvvet sıfırdır: \(F_g = F_y\)
- \(mg \sin\theta = kx\)
- Verilen değerleri yerine koyalım (g=10 m/s² ve \(\sin(37^\circ) \approx 0.6\) kabul edilmiştir):
- \(4 \text{ kg} \times 10 \text{ m/s}^2 \times 0.6 = 120 \text{ N/m} \times x\)
- \(24 = 120x\)
- \(x = \frac{24}{120} = 0.2 \text{ m}\)
Adım 3: Yayda depolanan enerjiyi hesaplayın.
- Yayda depolanan potansiyel enerji formülü: \(E_{yay} = \frac{1}{2}kx^2\)
- \(E_{yay} = \frac{1}{2} \times 120 \text{ N/m} \times (0.2 \text{ m})^2\)
- \(E_{yay} = 60 \times 0.04\)
- \(E_{yay} = 2.4 \text{ J}\)
Cevap B seçeneğidir.