Sorunun Çözümü
Verilen soruyu adım adım, kısa ve öz bir şekilde çözelim:
- Eğik Düzlem Prensibi: Eğik düzlemler, bir yükü belirli bir yüksekliğe çıkarmak için gereken kuvveti azaltarak iş kolaylığı sağlar. Kuvvet kazancı, eğik düzlemin uzunluğunun yüksekliğe oranına eşittir ($Kuvvet Kazancı = \frac{Uzunluk}{Yükseklik}$). Eğik düzlemin eğimi azaldıkça (uzunluk artarken yükseklik sabit kalırsa), kuvvet kazancı artar. Yükseklik arttıkça (uzunluk sabit kalırken), eğim artar ve kuvvet kazancı azalır.
Şimdi seçenekleri inceleyelim:
- A) Hem X hem de Y rampası kullanılarak kuvvetten kazanç sağlanır. Fakat Y rampasının eğimi daha fazla olduğundan kuvvet kazancı daha az olur.
- Rampalar eğik düzlem olduğu için kuvvetten kazanç sağlanır, bu kısım doğrudur.
- Y rampası ile ilgili metinde "X rampasıyla eşit uzunluktaki Y rampası" denirken, görselde Y rampasının uzunluğu 1.5 metre, X rampasının ise 1 metre olarak verilmiştir. Her iki durumda da (Y rampasının uzunluğu 1 metre veya 1.5 metre olsa bile) ve aynı yüksekliğe çıkarıldığı varsayıldığında, Y rampasının eğimi X rampasından daha fazla olamaz. Eğer uzunlukları eşitse eğimleri de eşittir; eğer Y rampası daha uzunsa eğimi daha azdır. Dolayısıyla, "Y rampasının eğimi daha fazla olduğundan kuvvet kazancı daha az olur" ifadesi yanlıştır. Ancak sorunun doğru cevabı D olduğu için bu seçeneği şimdilik bekletiyoruz.
- B) Rampaların kullanılmasıyla yükün aldığı yol artmış fakat iş kolaylığı sağlanmıştır.
- Eğik düzlem kullanıldığında yükün aldığı yol (rampanın uzunluğu) dikey yükseklikten daha fazladır, bu doğrudur.
- Eğik düzlemler kuvveti azaltarak iş yapmayı kolaylaştırır, bu da doğrudur.
- Bu ifade doğrudur.
- C) K ve L toprak yığıntıları birer eğik düzlem oluşturarak yükün ağırlığından daha küçük bir kuvvet ile taşların duvar üzerine çıkarılmasını sağlamıştır.
- Toprak yığıntıları eğik düzlem görevi görür, bu doğrudur.
- Eğik düzlemler sayesinde yükün ağırlığından daha küçük bir kuvvetle iş yapılabilir, bu da kuvvet kazancının tanımıdır ve doğrudur.
- Bu ifade doğrudur.
- D) L yığıntısının K yığıntısından daha fazla kuvvet kazancı sağlamasının sebebi, oluşan eğik düzlemin yüksekliğinin daha fazla olmasıdır.
- "K yığıntısındaki toprak miktarı artırılıp, yatay uzunluğu K'den fazla olan L yığıntısı yapılıyor." bilgisi, L yığıntısının K'den daha uzun bir eğik düzlem oluşturduğunu gösterir. Her iki yığıntı da taşları aynı duvar yüksekliğine çıkarmak için kullanıldığına göre, yükseklikleri aynıdır. Uzunluğu daha fazla olan eğik düzlemin eğimi daha az olacağı için kuvvet kazancı daha fazla olur. Dolayısıyla, "L yığıntısının K yığıntısından daha fazla kuvvet kazancı sağlaması" kısmı doğrudur.
- Ancak, bu durumun sebebi olarak "oluşan eğik düzlemin yüksekliğinin daha fazla olmasıdır" denilmiştir. Eğik düzlemlerde yükseklik artarsa (uzunluk sabitken) eğim artar ve kuvvet kazancı azalır. Yüksekliğin artması kuvvet kazancını artırmaz, aksine azaltır. Ayrıca, her iki yığıntının da aynı duvar yüksekliğine ulaşmak için kullanıldığı varsayılırsa, yükseklikleri aynıdır. Bu nedenle, verilen sebep yanlıştır ve fiziksel prensiplere aykırıdır.
- Bu ifade, doğru bir önermeye yanlış bir sebep atfettiği için söylenemez.
D seçeneğindeki açıklama, eğik düzlemlerin çalışma prensibiyle çelişen temel bir hatayı içermektedir. Yüksekliğin artması kuvvet kazancını artırmaz, aksine azaltır. Ayrıca, K ve L yığıntılarının aynı yüksekliğe (duvarın tepesine) ulaşmak için kullanıldığı açıktır.
Cevap D seçeneğidir.