Soru
900 kg kütleli oto yatay bir yolda 20 m/s sabit hızla giderken fren yapıyor ve düzgün yavaşlayan hareketle 50 m yol aldıktan sonra duruyor. Fren kuvveti kaç Newtondur
Çözüm
4.3
(216 Oylar)
Okan
Profesyonel · 6 yıl öğretmeni
Uzman doğrulaması
Cevap
Cevap: Fren kuvveti 7200 Newton'dur.Açıklama: Bu tür bir problemde serbest düşüş veya kinetik enerji formülleri kullanarak çözüm yapabiliriz. Yüksek bir hızdan daha düşük bir hıza düşerken, bir nesnenin hızı ile enerjisi arasındaki ilişkiye kinetik enerji denir.Genel formül şudur: 1/2 mv^2 (m: kütle, v: hız)İlk kinetik enerjimiz:1/2 * 900 kg * (20 m/s)^2 = 180000 JoulArabanın durduğunu bildiğimize göre son kinetik enerjisi sıfırdır.Bu durumda, frenler tarafından harcanan enerji bu kinetik enerjiyi yok etmektir. Fakat sadece enerji kullanılarak bu işlem gerçekleştirilemez, aynı zamanda mesafe (50 m) da gereklidir. İş, enerji değişikliği ile aynıdır ve iş, kuvvetin mesafe üzerinde 'iş yapması' olarak tanımlanır. Dolayısıyla, fren kuvveti, bu enerji değişikliğini bu mesafede gerçekleştirebilmelidir.Formül:İş = Kuvvet * Mesafe Yani Kuvvet = İş / Mesafe Kuvvet = 180000 J / 50 m = 3600 NFakat yukarıdaki kalkülasyonlar yalnızca araca uygulanan net kuvveti içerir. Dikkate alınması gerekli olan başka bir kuvvet daha vardır: yerçekimi.Araba yatay bir düzlemde hareket ettiği için yerçekimi kuvveti mg (m: kütle, g: yerçekimi ivmesi = 9.8 m/s²) de hesaba katılmalıdır.Yerçekimi kuvveti = 900 kg * 9.8 m/s² = 8820 NDolayısıyla, fren kuvveti, net kuvvet (3600N) ile yerçekimi kuvveti (8820N) toplamına eşittir. Fren Kuvveti = 3600 N + 8820 N = 7200 Newton.