Açıklama:
Sürtünme kuvveti, nesneler arasında oluşan ve bir nesnenin hareketine karşı koyan bir “direnç” kuvvetidir. Bir “hareketliye” etkiyen sürtünme kuvvetinin büyüklüğü, yüzeyin (kinetik) sürtünme katsayısı μ ile yüzeye etkiyen dik kuvvetin büyüklüğünün (F⊥), ki bu da normal kuvvet N’nin büyüklüğüne eşittir, çarpışmasıyla bulunur. Yani: f kinetik = μ kinetik · F⊥ olur.
Bir ayrı önemli nokta da “ivmedir”. Sorumuzda cisimlerin durma sürelerini kazanacakları negatif ivme (sürtünme kuvvetinden dolayı cisimlerin hareket yönünün tersine etkiyen ivme) belirleyecektir.
Bu tanımlar ve formülümüzden yola çıkarak sorumuzu çözeceğiz. Verilen üç durumda da cisimlerin “ν” hızıyla fırlatıldığı ve sürtünme katsayılarının da eşit olduğu verilmiş.Görüleceği üzere bu üç durumda değişken iki şey var: 1) Temas eden yüzey alanları. 2) Kütleleler (ve dolayısıyla da ağırlıklar)
Sorumuzda her üç durum için de ağırlıklar, cisimler tarafından yere uygulanan dik kuvvete eşittir. Ayrıca cisimlerin yere temas eden yüzey alanları, sürtünme kuvvetini doğrudan etkilemez. Şekil I ve Şekil III’deki durumlar göz önüne alındığında her iki cismin de yere uyguladığı dik kuvvet, ağırlıkları eşit olduğundan, eşittir. Dolayısıyla bu cisimlere eşit büyüklüklerde sürtünme kuvveti etki eder (f1 = f3 = mgμ). Cisimlerin kazanacağı negtif ivmenin büyüklüğü de bu sayede “a1 = a3 = mgμ / m = gμ”olur ve birbirlerine eşittir. O hâlde bu iki cisim “aynı sürede” durur (t1 = t3 olur).
Şekil II’de ise hareketli cisimin kütlesi, diğer iki şekildeki m kütleli cisimlerin aksine, 2m şeklinde. Bu da açık bir şekilde yüzeye etkiyen dik kuvvetin artacağını (çünkü ağırlık artıyor) gösterir. O hâlde bu cisme daha büyük bir sürtünme kuvveti etki edecektir (f2 = 2mgμ). Ama bu cismin kazanacağı negatif ivme de, diğer cisimler için olduğu gibi, “gμ” şeklindedir (a = 2mgμ / 2m = gμ). O zaman bu cisim de diğerleriyle aynı sürede duracaktır.
Bu anlatılanlardan hareketler yanıt “t1 = t2 = t3” şeklinde E şıkkı olacaktır.
