Sorunun Çözümü
Bu soruyu çözmek için kaldıraç prensibini ve tork (moment) kavramını kullanmalıyız.
- Bir kaldıraçta denge sağlanabilmesi için, destek noktasına göre saat yönündeki torkların toplamı ile saat yönünün tersindeki torkların toplamı birbirine eşit olmalıdır.
- Tork (Moment) = Kuvvet \(\times\) Destek Noktasına Uzaklık formülü ile hesaplanır.
- Şekildeki düzenekte, yük (sağdaki sarı kutu) destek noktasına göre saat yönünde bir tork oluşturur. Bu torkun büyüklüğü sabittir.
- Yükü dengeleyebilmek için uygulanan kuvvetlerin (F1, F2, F3, F4) destek noktasına göre saat yönünün tersine bir tork oluşturması gerekir.
- Denge koşulu: \( F \times d = M_{yük} \) (Burada \( M_{yük} \) yükün oluşturduğu sabit torktur).
- Bu denklemden kuvveti çekersek: \( F = \frac{M_{yük}}{d} \).
- Bu formüle göre, bir kuvvetin yükü dengeleyebilmesi için gereken büyüklüğü, destek noktasına olan uzaklığı (\(d\)) ile ters orantılıdır. Yani, kuvvetin destek noktasına uzaklığı ne kadar küçükse, dengelemek için gereken kuvvet o kadar büyük olur.
- Şekilde F1, F2, F3 ve F4 kuvvetlerinin destek noktasına olan uzaklıklarını incelediğimizde:
- F1'in destek noktasına uzaklığı en küçüktür.
- F4'ün destek noktasına uzaklığı en büyüktür.
- Soru, yükü dengeleyebilecek olan en büyük kuvveti sormaktadır. Yukarıdaki prensibe göre, en büyük kuvvet, destek noktasına en yakın olan kuvvet olacaktır.
- Bu durumda, F1 kuvveti destek noktasına en yakın olduğu için, yükü dengeleyebilecek olan en büyük kuvvettir. (Diğer bir deyişle, F1'i kullanarak dengelemek için en büyük kuvvete ihtiyacımız olur. Eğer soru "en küçük kuvvet" deseydi cevap F4 olurdu.)
Cevap A seçeneğidir.