Bu soruda, su cenderelerinde dengede olan sistemlerde kuvvetler arasındaki ilişkiyi bulmamız isteniyor. Piston ağırlıkları ve sürtünmeler önemsenmediği için, Pascal Prensibi'ni uygulayacağız: aynı seviyedeki akışkanın basıncı eşittir. Özdeş cisimlerin ağırlığına \(G\) diyelim.
- I. Durum:
Sol pistondaki basınç: \(P_1 = \frac{F_1}{2S}\)
Sağ pistondaki basınç: \(P_2 = \frac{G}{S}\)
Denge durumunda \(P_1 = P_2\) olduğundan:
\(\frac{F_1}{2S} = \frac{G}{S} \implies F_1 = 2G\)
- II. Durum:
Sol pistondaki basınç: \(P_1 = \frac{F_2}{2S}\)
Sağ pistondaki basınç: \(P_2 = \frac{G}{3S}\)
Denge durumunda \(P_1 = P_2\) olduğundan:
\(\frac{F_2}{2S} = \frac{G}{3S} \implies F_2 = \frac{2G}{3}\)
- III. Durum:
Sol pistondaki basınç: \(P_1 = \frac{F_3}{S}\)
Sağ pistondaki basınç: \(P_2 = \frac{G}{3S}\)
Denge durumunda \(P_1 = P_2\) olduğundan:
\(\frac{F_3}{S} = \frac{G}{3S} \implies F_3 = \frac{G}{3}\)
Şimdi kuvvetlerin büyüklüklerini karşılaştıralım:
- \(F_1 = 2G\)
- \(F_2 = \frac{2}{3}G\)
- \(F_3 = \frac{1}{3}G\)
Bu değerlere göre, \(2G > \frac{2}{3}G > \frac{1}{3}G\) olduğundan, kuvvetler arasındaki ilişki \(F_1 > F_2 > F_3\) şeklindedir.
Cevap A seçeneğidir.