Sorunun Çözümü
Yayın uzaması, yaya etki eden net kuvvetle doğru orantılıdır (Hooke Yasası: $F = k \Delta x$). Yayın en fazla uzamasını sağlamak için, yaya etki eden toplam aşağı yönlü kuvvetin en büyük olması gerekir.
- Yaya etki eden kuvvetler:
- Kütle çekim kuvveti (ağırlık, $G$): Her zaman aşağı yönlüdür ve tüm seçeneklerde aynıdır.
- Elektrostatik kuvvet ($F_e$): Kürelerin yük durumuna göre çekme (aşağı yönlü) veya itme (yukarı yönlü) olabilir.
Şimdi seçenekleri inceleyelim:
- A) Asılı küre nötr, alttaki küre nötr. Elektrostatik kuvvet yoktur ($F_e = 0$). Toplam aşağı yönlü kuvvet: $G$.
- B) Asılı küre negatif yüklü, alttaki küre pozitif yüklü. Zıt yükler birbirini çeker. Bu durumda elektrostatik çekme kuvveti ($F_e$) aşağı yönlüdür. Toplam aşağı yönlü kuvvet: $G + F_e$.
- C) Asılı küre pozitif yüklü, alttaki küre nötr. Elektrostatik kuvvet yoktur ($F_e = 0$). Toplam aşağı yönlü kuvvet: $G$.
- D) Asılı küre pozitif yüklü, alttaki küre pozitif yüklü. Aynı yükler birbirini iter. Bu durumda elektrostatik itme kuvveti ($F_e$) yukarı yönlüdür. Toplam aşağı yönlü kuvvet: $G - F_e$.
Kuvvetleri karşılaştırdığımızda:
- A ve C seçeneklerinde kuvvet sadece $G$'dir.
- D seçeneğinde kuvvet $G - F_e$'dir (en küçük kuvvet).
- B seçeneğinde kuvvet $G + F_e$'dir (en büyük kuvvet).
Toplam aşağı yönlü kuvvetin en büyük olduğu durum B seçeneğidir. Bu nedenle yay uzaması en fazla B seçeneğinde beklenir.
Cevap B seçeneğidir.