Sorunun Çözümü
Verilen soruda, "+" yüklü oyuncak arabanın hangi sistemde hareket etmeyeceği sorulmaktadır. Bir cismin hareket etmemesi için üzerine etki eden net kuvvetin sıfır olması gerekir. Sürtünmelerin önemsiz olduğu belirtilmiştir, bu nedenle sadece elektrostatik kuvvetleri dikkate alacağız.
Elektrostatik kuvvetlerin temel prensipleri şunlardır:
- Aynı yüklü cisimler birbirini iter.
- Zıt yüklü cisimler birbirini çeker.
Oyuncak araba "+" yüklüdür. Şimdi seçenekleri inceleyelim:
- A) Sol küre "+", sağ küre "-".
- Sol küre (+) arabayı (+) iter (sağa doğru).
- Sağ küre (-) arabayı (+) çeker (sağa doğru).
- Her iki kuvvet de arabayı sağa doğru hareket ettirir. Net kuvvet sıfır değildir.
- B) Sol küre "-", sağ küre "+".
- Sol küre (-) arabayı (+) çeker (sola doğru).
- Sağ küre (+) arabayı (+) iter (sola doğru).
- Her iki kuvvet de arabayı sola doğru hareket ettirir. Net kuvvet sıfır değildir.
- C) Sol küre "Nötr", sağ küre "+".
- Sol küre (Nötr) arabaya (+) önemli bir kuvvet uygulamaz (veya ihmal edilebilir).
- Sağ küre (+) arabayı (+) iter (sola doğru).
- Araba sola doğru hareket eder. Net kuvvet sıfır değildir.
- D) Sol küre "-", sağ küre "-".
- Sol küre (-) arabayı (+) çeker (sola doğru). Bu kuvvete \(F_L\) diyelim.
- Sağ küre (-) arabayı (+) çeker (sağa doğru). Bu kuvvete \(F_R\) diyelim.
- Araba, iki kürenin tam ortasına yerleştirilmiştir. Küreler özdeş ve aynı yüke sahip olduğundan, arabanın her iki küreye olan uzaklığı ve kürelerin yük büyüklükleri aynıdır.
- Bu durumda, sol kürenin arabaya uyguladığı çekim kuvvetinin büyüklüğü (\(F_L\)) ile sağ kürenin arabaya uyguladığı çekim kuvvetinin büyüklüğü (\(F_R\)) birbirine eşit olacaktır. Yani, \(|F_L| = |F_R|\).
- Kuvvetlerin yönleri zıttır (biri sola, diğeri sağa). Bu nedenle, araba üzerindeki net kuvvet sıfır olur. Araba hareket etmez.
Cevap D seçeneğidir.