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

Cevap: Fren kuvveti 7200 Newton'dur.<br /><br />Açıklama: <br />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.<br />Genel formül şudur: <br />1/2 mv^2 (m: kütle, v: hız)<br /><br />İlk kinetik enerjimiz:<br />1/2 * 900 kg * (20 m/s)^2 = 180000 Joul<br /><br />Arabanın durduğunu bildiğimize göre son kinetik enerjisi sıfırdır.<br /><br />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. <br /><br />İş, enerji değişikliği ile aynıdır ve iş, kuvvetin mesafe üzerinde 'iş yapması' olarak tanımlanır. Dolayısıyla, fren kuvveti, bu enerji değişikliğini bu mesafede gerçekleştirebilmelidir.<br /><br />Formül:<br />İş = Kuvvet * Mesafe <br /><br />Yani Kuvvet = İş / Mesafe <br /><br />Kuvvet = 180000 J / 50 m = 3600 N<br /><br />Fakat yukarıdaki kalkülasyonlar yalnızca araca uygulanan net kuvveti içerir. Dikkate alınması gerekli olan başka bir kuvvet daha vardır: yerçekimi.<br /><br />Araba yatay bir düzlemde hareket ettiği için yerçekimi kuvveti mg (m: kütle, g: yerçekimi ivmesi = 9.8 m/s²) de hesaba katılmalıdır.<br /><br />Yerçekimi kuvveti = 900 kg * 9.8 m/s² = 8820 N<br /><br />Dolayısıyla, fren kuvveti, net kuvvet (3600N) ile yerçekimi kuvveti (8820N) toplamına eşittir.<br /> <br />Fren Kuvveti = 3600 N + 8820 N = 7200 Newton.