Sorunun Çözümü
Bu problem, kaldıraçlarda denge koşulunu (tork dengesi) kullanarak bilinmeyen kuvveti bulmayı gerektirmektedir. Kaldıraçların ağırlıkları önemsiz ve eşit bölmelidir.
- Şekil 1'i Analiz Edelim:
- Destek noktası, soldan 3 birim uzaklıktadır. Her bir bölmenin uzunluğunu $d$ olarak alalım.
- $F_1$ kuvveti, soldan 1 birim uzaklıkta yukarı doğru etki etmektedir. Destek noktasına olan dik uzaklığı $3d - 1d = 2d$'dir. Bu, saatin tersi yönde bir tork oluşturur.
- $P$ ağırlığı, soldan 2 birim uzaklıkta aşağı doğru etki etmektedir. Destek noktasına olan dik uzaklığı $3d - 2d = d$'dir. Bu, saat yönünde bir tork oluşturur.
- Denge koşuluna göre, saat yönündeki torklar toplamı, saatin tersi yöndeki torklar toplamına eşittir: $$P \cdot d = F_1 \cdot 2d$$
- $d$ terimleri sadeleşir: $$P = 2 \cdot F_1$$
- $F_1 = 10 \text{ N}$ verildiğine göre: $$P = 2 \cdot 10 \text{ N} = 20 \text{ N}$$
- Şekil 2'yi Analiz Edelim:
- Destek noktası, soldan 1 birim uzaklıktadır.
- $F_2$ kuvveti, soldan 0 birim uzaklıkta (en sol uçta) aşağı doğru etki etmektedir. Destek noktasına olan dik uzaklığı $1d - 0d = d$'dir. Bu, saat yönünde bir tork oluşturur.
- $P$ ağırlığı, soldan 4 birim uzaklıkta aşağı doğru etki etmektedir. Destek noktasına olan dik uzaklığı $4d - 1d = 3d$'dir. Bu, saatin tersi yönde bir tork oluşturur.
- Denge koşuluna göre: $$F_2 \cdot d = P \cdot 3d$$
- $d$ terimleri sadeleşir: $$F_2 = 3 \cdot P$$
- Sonucu Bulalım:
- Şekil 1'den bulduğumuz $P = 20 \text{ N}$ değerini Şekil 2 denklemi yerine koyalım: $$F_2 = 3 \cdot 20 \text{ N}$$ $$F_2 = 60 \text{ N}$$
Buna göre, $F_2$ kuvveti $60 \text{ N}$'dur.
Cevap D seçeneğidir.