Sorunun Çözümü
Verilen soruyu adım adım, kısa ve öz bir şekilde inceleyelim:
- Cisimler ve Yükseklik: Özdeş iki cisim, yani ağırlıkları ($G$) aynıdır. Her iki cisim de aynı yüksekliğe ($h$) çıkarılıyor. Sürtünmeler ihmal edildiği için, her iki durumda da cisimler üzerinde yapılan net iş, cisimlerin kazandığı potansiyel enerjiye eşittir: $W = G \cdot h$.
- 1. Düzenek (Eğik Düzlem): Eğik düzlem, bir basit makinedir. Kuvvetten kazanç sağlar, yani cismi kaldırmak için uygulanan $F_1$ kuvveti, cismin ağırlığından küçüktür ($F_1 < G$). Kuvvetten kazanç olduğu için yoldan kayıp vardır (eğik düzlem boyunca alınan yol, yüksekliğe göre daha uzundur).
- 2. Düzenek (Sabit Makara): Sabit makara da bir basit makinedir. Sabit makara, kuvvetin yönünü değiştirir ancak kuvvetten kazanç veya kayıp sağlamaz. Yani, cismi kaldırmak için uygulanan $F_2$ kuvveti, cismin ağırlığına eşittir ($F_2 = G$). Yoldan da kazanç veya kayıp yoktur; cisim $h$ kadar yükseldiğinde, kuvvet de $h$ kadar yol alır.
Şimdi seçenekleri değerlendirelim:
- A) $F_1$ kuvveti cismin ağırlığından büyüktür.
Eğik düzlem kuvvetten kazanç sağladığı için $F_1$ kuvveti cismin ağırlığından küçüktür ($F_1 < G$). Bu ifade yanlıştır. - B) Her iki durumda da yapılan işler farklıdır.
Sürtünmeler ihmal edildiği ve cisimler aynı ağırlıkta olup aynı yüksekliğe çıkarıldığı için, her iki durumda da yapılan işler eşittir ($W = G \cdot h$). Bu ifade yanlıştır. - C) 2. düzenekte işten kazanç vardır.
Basit makineler işten kazanç sağlamaz. İdeal durumda yapılan iş, alınan işe eşittir. Bu ifade yanlıştır. - D) 2. düzenekte kuvvetten kazanç yoktur.
2. düzenek sabit makaradır. Sabit makaralar kuvvetin yönünü değiştirir ancak kuvvetten kazanç sağlamaz. Yani, uygulanan kuvvet cismin ağırlığına eşittir ($F_2 = G$). Bu ifade doğrudur.
Cevap D seçeneğidir.