Sorunun Çözümü
Verilen problemde A ve B katı cisimleri sıvı içinde X, Y, Z ipleriyle dengededir. İplerdeki gerilme kuvvetlerinin kesinlikle sıfır olduğu durumları belirlememiz isteniyor.
- A cismi için kuvvet analizi:
- A cismi üzerine etki eden kuvvetler: A'nın ağırlığı ($W_A$) aşağı doğru, kaldırma kuvveti ($F_{bA}$) yukarı doğru ve X ipindeki gerilme kuvveti ($T_X$) ip boyunca B cismine doğru (yani A'yı aşağı ve sağa doğru) etki eder.
- X ipi düşey konumda değildir, dolayısıyla $T_X$ kuvvetinin hem yatay hem de düşey bileşeni vardır.
- A cismi yatayda denge halinde olduğuna göre, üzerine etki eden net yatay kuvvet sıfır olmalıdır. A cismi üzerine etki eden tek yatay kuvvet, $T_X$ gerilme kuvvetinin yatay bileşenidir.
- Eğer $T_X \neq 0$ olsaydı, $T_X$'in yatay bileşeni de sıfırdan farklı olurdu ve A cismi yatayda ivmelenirdi. Bu durum denge koşuluna aykırıdır.
- Bu nedenle, A cisminin yatayda dengede kalabilmesi için $T_X$ gerilme kuvveti kesinlikle sıfır olmalıdır.
- B cismi için kuvvet analizi ($T_X = 0$ kabulüyle):
- $T_X = 0$ olduğu için, B cismi üzerine X ipinden gelen bir kuvvet yoktur.
- B cismi üzerine etki eden kuvvetler: B'nin ağırlığı ($W_B$) aşağı doğru, kaldırma kuvveti ($F_{bB}$) yukarı doğru, Y ipindeki gerilme kuvveti ($T_Y$) yukarı doğru ve Z ipindeki gerilme kuvveti ($T_Z$) sola doğru etki eder.
- B cismi yatayda denge halinde olduğuna göre, üzerine etki eden net yatay kuvvet sıfır olmalıdır. B cismi üzerine etki eden tek yatay kuvvet, Z ipindeki gerilme kuvveti ($T_Z$)dir.
- Eğer $T_Z \neq 0$ olsaydı, B cismi yatayda ivmelenirdi. Bu durum denge koşuluna aykırıdır.
- Bu nedenle, B cisminin yatayda dengede kalabilmesi için $T_Z$ gerilme kuvveti kesinlikle sıfır olmalıdır.
- Y ipindeki gerilme kuvveti ($T_Y$) için analiz:
- $T_X = 0$ ve $T_Z = 0$ olduğunda, B cismi üzerindeki düşey kuvvetler $W_B$ (aşağı), $F_{bB}$ (yukarı) ve $T_Y$ (yukarı) olur.
- Düşey denge için: $W_B = F_{bB} + T_Y$.
- Eğer B cismi sıvıdan daha yoğunsa ($W_B > F_{bB}$), bu durumda $T_Y = W_B - F_{bB} > 0$ olur ve $T_Y$ sıfırdan farklıdır.
- Eğer B cismi sıvıyla aynı yoğunluktaysa ($W_B = F_{bB}$), bu durumda $T_Y = 0$ olur.
- Eğer B cismi sıvıdan daha az yoğunsa ($W_B < F_{bB}$), bu durumda $T_Y = W_B - F_{bB} < 0$ olur ki bu bir ipin çekme kuvveti için imkansızdır (ip itme kuvveti uygulayamaz).
- Dolayısıyla, $T_Y$ gerilme kuvveti B cisminin yoğunluğuna bağlı olarak sıfır olabilir veya sıfırdan farklı olabilir. Bu yüzden $T_Y$ kesinlikle sıfır değildir.
Sonuç olarak, X ve Z iplerindeki gerilme kuvvetleri kesinlikle sıfırdır.
Cevap D seçeneğidir.