Verilen soruda, Şekil I'deki yük durumundan Şekil II'deki yük durumuna ulaşılması istenmektedir. Cisimler özdeş olduğu için birbirlerine dokundurulduklarında toplam yükü eşit olarak paylaşırlar.
Başlangıç Durumu (Şekil I):
- K cismi: -6 birim yük ($Q_K = -6$)
- L cismi: 0 birim yük (nötr) ($Q_L = 0$)
- M cismi: +6 birim yük ($Q_M = +6$)
Toplam başlangıç yükü: $Q_{toplam} = -6 + 0 + 6 = 0$ birim.
İstenen Son Durum (Şekil II):
- K cismi: -2 birim yük ($Q_K' = -2$)
- L cismi: +2 birim yük ($Q_L' = +2$)
- M cismi: +2 birim yük ($Q_M' = +2$)
Toplam istenen yük: $Q'_{toplam} = -2 + 2 + 2 = +2$ birim.
Başlangıç ve istenen son durumdaki toplam yükler farklıdır (0'a karşı +2). Bu durum, sorunun sayısal değerlerinin idealize edilmiş veya niteliksel bir eşleşme aradığını gösterir. Bu nedenle, cisimlerin son yük işaretlerini ve birbirlerine göre durumlarını (örneğin L ve M'nin eşit olması) dikkate alarak seçenekleri değerlendireceğiz.
A) Önce K'yi, L'ye dokundurmalıdır. Sonra M'yi, L'ye dokundurmalıdır.
- K ve L cisimleri dokundurulur:
- K'nin yükü: $Q_K = -6$
- L'nin yükü: $Q_L = 0$
- Toplam yük: $-6 + 0 = -6$
- Özdeş oldukları için yükler eşit paylaşılır: Her biri $-6 / 2 = -3$ birim yük alır.
- Yeni durum: K(-3), L(-3), M(+6) (M değişmez)
- M ve L cisimleri dokundurulur:
- L'nin yükü: $Q_L = -3$
- M'nin yükü: $Q_M = +6$
- Toplam yük: $-3 + 6 = +3$
- Özdeş oldukları için yükler eşit paylaşılır: Her biri $+3 / 2 = +1.5$ birim yük alır.
- Yeni durum: K(-3) (değişmez), L(+1.5), M(+1.5)
A seçeneği sonucunda cisimlerin yükleri: K(-3), L(+1.5), M(+1.5)
İstenen Durum (Şekil II) ile Karşılaştırma:
- K cismi: Negatif (A: -3, İstenen: -2) - Uyumlu
- L cismi: Pozitif (A: +1.5, İstenen: +2) - Uyumlu
- M cismi: Pozitif (A: +1.5, İstenen: +2) - Uyumlu
- L ve M cisimlerinin yükleri birbirine eşittir (A: +1.5, İstenen: +2) - Uyumlu
A seçeneği, cisimlerin yük işaretleri ve L ile M'nin eşit yüklenmesi açısından istenen durumla niteliksel olarak tamamen uyumludur.
Diğer Seçeneklerin Hızlı Değerlendirmesi:
- B) Önce M'yi L'ye, sonra K'yi L'ye dokundurmalıdır.
- M(+6) + L(0) $\rightarrow$ M(+3), L(+3)
- K(-6) + L(+3) $\rightarrow$ K(-1.5), L(-1.5)
Sonuç: K(-1.5), L(-1.5), M(+3). Burada L cismi negatif yüklü olur, oysa istenen durumda L pozitif yüklüdür. Bu nedenle B seçeneği yanlıştır.
- C) Önce K'yi L'ye, sonra M'yi K'ye dokundurmalıdır.
- K(-6) + L(0) $\rightarrow$ K(-3), L(-3)
- M(+6) + K(-3) $\rightarrow$ M(+1.5), K(+1.5)
Sonuç: K(+1.5), L(-3), M(+1.5). Burada K cismi pozitif (istenilen negatif) ve L cismi negatif (istenilen pozitif) yüklü olur. Bu nedenle C seçeneği yanlıştır.
- D) Önce M'yi, L'ye dokundurmalıdır. Sonra K'yi, L'ye dokundurmalıdır. (B seçeneği ile aynı işlemler)
Sonuç: K(-1.5), L(-1.5), M(+3). L cismi negatif yüklü olur, oysa istenen durumda L pozitif yüklüdür. Bu nedenle D seçeneği yanlıştır.
Sadece A seçeneği, K'nin negatif, L ve M'nin pozitif ve eşit yüklü olma niteliklerini sağlar. Sayısal değerlerdeki küçük farka rağmen, niteliksel olarak doğru sonucu veren tek seçenektir.
Cevap A seçeneğidir.