Sorunun Çözümü
Çubuklar eşit bölmeli ve ağırlıkları önemsiz olduğundan, denge koşulu momentlerin eşitliği ile sağlanır. Moment = Kuvvet \(\times\) Uzaklık prensibini kullanarak her bir seçenekteki yükün ağırlığını (P) F kuvveti cinsinden bulalım. Her bir bölmenin uzunluğunu 'd' olarak alalım.
- A Seçeneği:
- Destek noktası (pivot): Çubuğun solundan 2d uzaklıkta.
- P1 yükü: Çubuğun sol ucunda (0d noktasında) olduğunu varsayalım. Destek noktasına uzaklığı: \(2d - 0d = 2d\).
- F kuvveti: Çubuğun sağ ucunda (4d noktasında). Destek noktasına uzaklığı: \(4d - 2d = 2d\). F kuvveti aşağı yönlüdür.
- Denge denklemi: \(P_1 \times 2d = F \times 2d \implies P_1 = F\)
- B Seçeneği:
- Destek noktası (pivot): Çubuğun solundan 3d uzaklıkta.
- P2 yükü: Çubuğun solundan 1d uzaklıkta. Destek noktasına uzaklığı: \(3d - 1d = 2d\).
- F kuvveti: Çubuğun sağ ucunda (4d noktasında). Destek noktasına uzaklığı: \(4d - 3d = d\). F kuvveti aşağı yönlüdür.
- Denge denklemi: \(P_2 \times 2d = F \times d \implies P_2 = F/2\)
- C Seçeneği:
- Destek noktası (pivot): Çubuğun solundan 2d uzaklıkta.
- P3 yükü: Çubuğun sol ucunda (0d noktasında). Destek noktasına uzaklığı: \(2d - 0d = 2d\).
- F kuvveti: Çubuğun solundan 3d uzaklıkta. Destek noktasına uzaklığı: \(3d - 2d = d\). F kuvveti aşağı yönlüdür.
- Denge denklemi: \(P_3 \times 2d = F \times d \implies P_3 = F/2\)
- D Seçeneği:
- Destek noktası (pivot): Çubuğun solundan 1d uzaklıkta.
- P4 yükü: Çubuğun solundan 3d uzaklıkta. Destek noktasına uzaklığı: \(3d - 1d = 2d\).
- F kuvveti: Çubuğun sağ ucunda (4d noktasında). Destek noktasına uzaklığı: \(4d - 1d = 3d\). F kuvveti yukarı yönlüdür.
- Denge denklemi: \(P_4 \times 2d = F \times 3d \implies P_4 = 3F/2 = 1.5F\)
Bulduğumuz P değerlerini karşılaştıralım:
- P1 = F
- P2 = 0.5F
- P3 = 0.5F
- P4 = 1.5F
Bu durumda en büyük yük ağırlığı P4 = 1.5F'dir.
Cevap D seçeneğidir.