Merhaba sevgili öğrencilerim! Bugün birlikte 3. Ünite Değerlendirme sorularını çözeceğiz. Fen bilimleri dersinde öğrendiğimiz enerji dönüşümlerini bu sorularla pekiştireceğiz. Hazırsanız başlayalım!
E. Aşağıda verilen durumlardaki enerji değişimlerini tabloya yazınız. (Sürtünmeler ihmal ediliyor.)
Soru 1.
İpe bağlı olan cisim K noktasından serbest bırakılıyor.
Görsel: Bir sarkaç K noktasından salınım yaparak L ve M noktalarına doğru hareket ediyor.
Tablo:
- a. K’den L’ye
- b. L’den M’ye
Çözüm:
Sevgili arkadaşlar, burada bir sarkaç hareketi görüyoruz. Sarkaç K noktasından serbest bırakıldığında, en yüksekte olduğu için potansiyel enerjisi en fazladır. Hareket etmeye başladığında ise potansiyel enerjisi azalırken kinetik enerjisi artar. Sürtünmeler ihmal edildiği için enerjinin tamamı birbirine dönüşür.
Adım 1: K noktasından L noktasına geçişi inceleyelim.
K noktasında cisim en yüksekte olduğu için potansiyel enerjisi en fazladır ve kinetik enerjisi yoktur (durduğu varsayılırsa). L noktası, K noktasına göre daha alçakta olduğu için potansiyel enerjisi azalmıştır. Bu azalan potansiyel enerji, cismin hızlanmasını sağlar, yani kinetik enerjisi artar.
Adım 2: L noktasından M noktasına geçişi inceleyelim.
L noktası denge noktasıdır. M noktası ise L noktasından sonra tekrar yükseldiği bir noktadır. L’den M’ye giderken cisim tekrar yükseldiği için potansiyel enerjisi artar. Ancak soruda K’den başlayıp M’ye kadar olan hareketin tamamı değil, K’den L’ye ve L’den M’ye değişimler soruluyor. Eğer M, K ile aynı yükseklikte veya daha alçakta ise potansiyel enerji azalır, kinetik enerji artar. Eğer M, K’den daha yüksekte ise bu durum ilk salınım için mümkün değildir. Görseldeki M noktası, K noktasına göre daha alçakta görünüyor, ancak sarkaçın salınım yaparak tekrar yükseldiği bir nokta olduğunu düşünelim.
Sarkaç hareketi sırasında enerjinin korunumu geçerlidir. K noktasında en yüksek potansiyel enerji vardır. Bu potansiyel enerji, L noktasında maksimum kinetik enerjiye dönüşür. M noktasına doğru giderken ise tekrar potansiyel enerji kazanır.
Soruda verilen tabloya göre bu hareketleri dolduralım:
a. K’den L’ye: Potansiyel enerji azalır, Kinetik enerji artar.
b. L’den M’ye: L’den M’ye giderken cisim tekrar yükseliyorsa potansiyel enerji artar, kinetik enerji azalır. Eğer M en alt nokta ise, L’den M’ye giderken potansiyel enerji azalır, kinetik enerji artar. Görseldeki oklar M’ye doğru gidildiğinde cismin hızlandığını gösteriyor, bu yüzden M’nin L’den daha alçak bir nokta olması beklenir ya da L’den sonraki bir salınım hareketini temsil ediyordur.
Sürtünmeler ihmal edildiği için toplam enerji sabittir.
Sonuç:
- a. K’den L’ye: Potansiyel enerji azalır, Kinetik enerji artar.
- b. L’den M’ye: Potansiyel enerji artar, Kinetik enerji azalır. (Eğer M, L’den daha yüksekte ise) VEYA Potansiyel enerji azalır, Kinetik enerji artar. (Eğer M, L’den daha alçakta ise)
Görseldeki sarkaç hareketi K’den başlayıp M’ye doğru ilerlediğini gösteriyor. Bu da K’nin en yüksek, L’nin orta, M’nin ise en düşük nokta olabileceğini düşündürüyor. Bu durumda:
- a. K’den L’ye: Potansiyel enerji azalır, Kinetik enerji artar.
- b. L’den M’ye: Potansiyel enerji azalır, Kinetik enerji artar.
Soru 2.
Yerde duran cisim K noktasından yukarı fırlatılıyor.
Görsel: Bir cisim K noktasından fırlatılıyor ve M noktasına kadar yükselip tekrar aşağı iniyor, L ve N noktalarından geçiyor.
Tablo:
- a. K’den L’ye
- b. L’den M’ye
- c. M’den N’ye
- d. N’den P’ye
Çözüm:
Sevgili arkadaşlar, bu soruda bir cismi yerden yukarı doğru fırlatıyoruz. Cisim havada yol alırken yerçekimine karşı hareket ettiği için hızının değiştiğini göreceğiz.
Adım 1: K noktasından L noktasına geçişi inceleyelim.
K noktası, cismin fırlatıldığı ilk yerdir. Yerde olduğu için potansiyel enerjisi en azdır (sıfır kabul edilebilir) ve fırlatıldığı için kinetik enerjisi en fazladır. Cisim K’den yukarı doğru çıkarken, yani L noktasına doğru giderken yerden yükseldiği için potansiyel enerjisi artar. Ancak aynı zamanda hızının azaldığını da biliyoruz, bu yüzden kinetik enerjisi azalır.
Adım 2: L noktasından M noktasına geçişi inceleyelim.
L noktasından M noktasına doğru giderken cisim hala yükselmektedir. Bu nedenle potansiyel enerjisi artmaya devam eder. Cisim yükseldikçe yavaşladığı için kinetik enerjisi azalmaya devam eder.
Adım 3: M noktasından N noktasına geçişi inceleyelim.
M noktası, cismin ulaştığı en yüksek noktadır. Bu noktada cismin anlık olarak durduğunu düşünebiliriz (eğer tam tepe noktasıysa). Bu yüzden M noktasında kinetik enerjisi en azdır (sıfır olabilir) ve potansiyel enerjisi en fazladır. Cisim M’den aşağı doğru inmeye başladığında, yani N noktasına doğru giderken, yerden alçalmaya başladığı için potansiyel enerjisi azalır. Hızlandığı için kinetik enerjisi artar.
Adım 4: N noktasından P noktasına geçişi inceleyelim.
N noktasından P noktasına doğru inerken cisim hala alçalmaktadır. Bu nedenle potansiyel enerjisi azalmaya devam eder. Hızlandığı için kinetik enerjisi artmaya devam eder.
Unutmayalım ki, sürtünmeler ihmal edildiği için toplam enerji (potansiyel + kinetik) her zaman sabittir.
Sonuç:
- a. K’den L’ye: Potansiyel enerji artar, Kinetik enerji azalır.
- b. L’den M’ye: Potansiyel enerji artar, Kinetik enerji azalır.
- c. M’den N’ye: Potansiyel enerji azalır, Kinetik enerji artar.
- d. N’den P’ye: Potansiyel enerji azalır, Kinetik enerji artar.
Soru 3.
K noktasından cisim serbest bırakılıyor.
Görsel: Bir cisim, yay şeklinde bir yolun K noktasından serbest bırakılıyor ve M noktasına kadar inip tekrar yükselerek P noktasına ulaşıyor.
Tablo:
- a. K’den L’ye
- b. L’den M’ye
- c. M’den N’ye
- d. N’den P’ye
Çözüm:
Bu soruda da bir cismin eğimli bir yüzey üzerinde hareketini inceliyoruz. Yine sürtünmelerin ihmal edildiğini unutmayalım.
Adım 1: K noktasından L noktasına geçiş.
K noktası, cismin serbest bırakıldığı en yüksek noktadır. Bu yüzden potansiyel enerjisi en fazladır. L noktası, K noktasına göre daha alçakta olduğu için potansiyel enerjisi azalır. Cisim aşağı doğru hareket ettiği için hızlanır, yani kinetik enerjisi artar.
Adım 2: L noktasından M noktasına geçiş.
L noktasından M noktasına doğru giderken cisim hala alçalmaktadır. Bu nedenle potansiyel enerjisi azalmaya devam eder. Hızlandığı için kinetik enerjisi artmaya devam eder. M noktası muhtemelen en alt noktadır.
Adım 3: M noktasından N noktasına geçiş.
M noktasından sonra cisim tekrar yükselmeye başlar. N noktası M’den daha yüksekte olduğu için potansiyel enerjisi artar. Yükselirken yavaşladığı için kinetik enerjisi azalır.
Adım 4: N noktasından P noktasına geçiş.
N noktasından P noktasına doğru giderken cisim hala yükselmektedir. Bu nedenle potansiyel enerjisi artmaya devam eder. Yavaşladığı için kinetik enerjisi azalmaya devam eder. Eğer P noktası, K noktası ile aynı yükseklikteyse, bu durumda P noktasında potansiyel enerji en fazla, kinetik enerji ise sıfır olacaktır (eğer tam tepeye ulaşıp durursa).
Sonuç:
- a. K’den L’ye: Potansiyel enerji azalır, Kinetik enerji artar.
- b. L’den M’ye: Potansiyel enerji azalır, Kinetik enerji artar.
- c. M’den N’ye: Potansiyel enerji artar, Kinetik enerji azalır.
- d. N’den P’ye: Potansiyel enerji artar, Kinetik enerji azalır.
Umarım bu çözümlerimiz enerji dönüşümlerini daha iyi anlamanıza yardımcı olmuştur. Başarılar dilerim!