Tekneden Atlarken Tekne Neden Geriye Hareket Eder?
Soru: Bir kişi tekneden kıyıya atladığında tekne neden ters yönde hareket eder?
Kısa Cevap: Kişi sıçrarken tekneyi geriye doğru iter; tekne de kişiyi kıyıya doğru iter. Serbest ve başlangıçta durgun bir tekne bu kuvvetin etkisiyle geriye hareket kazanır.
Detaylı Cevap: Kişi ile tekne arasındaki karşılıklı kuvvetler Newton’ın etki-tepki yasasına göre eşit büyüklükte ve zıt yönlüdür. Kuvvetlerden biri kişiye, diğeri tekneye uygulanır. Bu nedenle tek bir cisim üzerinde birbirini yok etmez; her cismin hareketi kendi üzerindeki net kuvvete göre değişir.
Etki ve Tepki Kuvvetleri Nasıl Belirlenir?
Kişinin tekneye uyguladığı kuvvet: Atlama yönünün tersine doğrudur.
Teknenin kişiye uyguladığı kuvvet: Kişinin kıyıya doğru hız kazanmasını sağlar.
Kişi kıyıya ulaşıp yere basmadan önceki bu etkileşim, tekneden atlama ve serbest cisim diyagramı etkinliklerinde ele alınır.
Eşit Kuvvetler Neden Eşit İvme Oluşturmayabilir?
Newton’ın ikinci yasasına göre a = Fnet / m olur. Kişi ile teknenin kütleleri farklıysa karşılıklı kuvvetler eşit olsa bile ivmeleri farklı olabilir.
Bu nedenle “Tekne daha ağır olduğundan kişiye daha büyük tepki kuvveti uygular.” ifadesi doğru değildir. Kütle farkı, karşılıklı kuvvetlerin eşitliğini değiştirmez. Bu ayrım Newton’ın hareket yasalarıyla ilgili çalışmalarda önem taşır.
Başlangıçta Duran Kişi-Tekne Sisteminin Momentumu
Sıçrama sırasında yatay dış kuvvetlerin etkisi ihmal edilebiliyorsa kişinin kazandığı yatay momentum ile tekneninki eşit büyüklükte ve zıt yönlüdür:
mkişivkişi + mteknevtekne = 0
Her iki hız da aynı referansa göre alınmalıdır. Örneğin kıyıya göre hızlarla işlem yapılabilir. Kişinin tekneye göre hızı verilmişse bu değer doğrudan kıyıya göre hız gibi kullanılamaz.
Örnek Soru ve Çözümü
Soru: Başlangıçta durgun olan 70 kg’lık kişi ile 140 kg’lık serbest tekne birlikte ele alınıyor. Kişi kıyıya doğru atladığında ayrılma anındaki yatay hızı kıyıya göre 2 m/s oluyor. Teknenin o andaki yatay hızı nedir? Yatay dış kuvvetlerin etkisini ihmal ediniz.
Kısa Cevap: Teknenin hızı kıyıya göre ters yönde 1 m/s olur.
Çözüm: Kişinin atlama yönü pozitif seçilir. İlk toplam yatay momentum sıfırdır. 70 × 2 + 140 × vtekne = 0 yazılır. Buradan vtekne = −140 / 140 = −1 m/s elde edilir.
Tekne Her Durumda Geriye Gider mi?
Bu sonuç, başlangıçta duran ve yatayda serbest hareket edebilen tekne için açıklanmıştır. Tekne bağlıysa halat kuvveti, hareket hâlindeyse başlangıç momentumu, su direnci belirginse dış kuvvetlerin etkisi hesaba katılmalıdır.
Kişinin ayağı tekneden ayrıldıktan sonra aralarındaki itme kuvveti sona erer. Teknenin kazandığı hareketin sürmesi için kişinin onu itmeye devam etmesi gerekmez.
Diğer soruların açıklamalı çözümlerini 11. Sınıf MEB Fizik Ders Kitabı Cevapları sayfasında inceleyebilirsiniz.