5. Kütleleri eşit K, L, M ve N küresel cisimlerinden K ve L kürelerinin yarıçapı r, M ve N kürelerinin yarıçapı 2r kadardır. K küresi havasız ortamda, L ve M küreleri hava bulunan ortamda ve N küresi ise nemli hava bulunan bir ortamda iken aynı yükseklikten aynı anda serbest bırakılıyorlar. Cisimlerin yere çarpma hızları sırasıyla vK, vL, vM ve vN; yere inme süreleri ise tK, tL, tM ve tN kadardır. K L M N h h h h havasız ortam hava hava nemli hava Buna göre cisimlerin yere çarpma hızları ve yere inme sürelerini kıyaslayınız. Nedenini açıklayınız.
✅ Cevap ve adım adım çözüm
1. K havasız ortamda olduğu için hava direnci yoktur; serbest düşme yapar, en büyük hızla en kısa sürede yere iner.
2. Hava direnci kesit alanı ve ortamın yoğunluğuyla artar. L ile M aynı ortamda; M'nin yarıçapı 2r olduğundan kesit alanı ve dolayısıyla hava direnci daha büyüktür: vL > vM, tL < tM.
3. N, M ile aynı büyüklükte ama nemli havadadır. Su buharı kuru havadan hafif olduğu için nemli havanın yoğunluğu daha küçüktür; N'ye etki eden direnç M'ninkinden azdır: vN > vM, tN < tM.
4. N'nin kesit alanı L'nin 4 katı olduğundan, yoğunluk farkı küçük olsa da N'ye etki eden direnç L'ninkinden büyüktür: vL > vN.
Cevap: Hızlar: vK > vL > vN > vM. Süreler: tK < tL < tN < tM.
Dikkat: Nemli hava, kuru havadan daha yoğun değildir; su buharı molekülleri azot ve oksijenden hafiftir.