Harika bir ünite değerlendirme sorusu! Merhaba sevgili öğrencim, ben Fen Bilimleri Öğretmenin. Gel şimdi bu sorulara birlikte bakalım ve adım adım, kolayca anlayacağın bir şekilde çözelim.
2. Soru: Aşağıdaki görselde K noktasından serbest bırakılan cisim, L ve M noktalarından geçtikten sonra N noktasına ulaşıyor ve geri dönüyor. Buna göre;
- I. Cismin L ve M noktalarındaki çekim potansiyel enerjileri farklıdır.
- II. Cismin hareketi boyunca sahip olduğu enerjinin bir kısmı, ısı enerjisine dönüşmüş olabilir.
- III. N noktasından geri dönen cisim, tekrar K noktasına ulaşır.
ifadelerinden hangilerine ulaşılabilir?
Çözüm:
Haydi bu soruyu madde madde inceleyerek çözelim. Enerjinin dönüşümünü ve korunmasını hatırlayalım.
Adım 1: Birinci ifadeyi (I) inceleyelim.
Çekim potansiyel enerjisi neye bağlıydı? Bir cismin kütlesine ve yerden yüksekliğine. Görsele baktığımızda L ve M noktalarının ikisinin de yerden yüksekliğinin 3h olduğunu görüyoruz. Cismin kütlesi de değişmediğine göre, bu iki noktadaki çekim potansiyel enerjileri birbirine eşit olmalıdır. İfadede ise “farklıdır” diyor. O zaman bu ifade yanlıştır.
Adım 2: İkinci ifadeyi (II) inceleyelim.
Enerjinin korunumu yasasına göre, eğer sürtünme olmasaydı cisim K noktasından (6h) bırakıldığında karşı tarafta yine 6h yüksekliğine çıkması gerekirdi. Ama bakıyoruz ki cisim sadece N noktasına, yani 5h yüksekliğine kadar çıkabilmiş. Bu durum, başlangıçtaki enerjinin bir kısmının “kaybolduğunu” gösterir. Enerji yok olmaz, sadece başka bir enerji türüne dönüşür. Burada topun yüzeyle ve havayla olan sürtünmesinden dolayı enerjinin bir kısmı ısı enerjisine dönüşmüştür. Bu yüzden bu ifade doğrudur.
Adım 3: Üçüncü ifadeyi (III) inceleyelim.
Cisim K’den N’ye giderken sürtünme yüzünden enerji kaybetti ve 6h’den 5h’ye düştü. Aynı sürtünmeli yoldan geri dönerken yine enerji kaybedecektir. N noktasından (5h) geri harekete başlayan cisim, sürtünme nedeniyle yine enerji kaybedeceği için başlangıç noktası olan K’ye (6h) asla ulaşamaz. Hatta 5h’den daha alçak bir noktaya kadar çıkabilir. Dolayısıyla bu ifade de yanlıştır.
Sonuç:
İncelediğimizde sadece II. ifadenin doğru olduğunu görüyoruz. Bu nedenle doğru cevabımız B seçeneğidir.
Doğru Cevap: B) Yalnız II
3. Soru: Bir dağcı 50 kg kütleli sırt çantası ile bir dağa tırmanmaya başlar. Bu dağcı, sırt çantasının L konumundaki ağırlığını K konumundaki ağırlığından daha az olduğunu ölçmüştür. Dağcının fiziksel durumu her iki konumda da aynı olduğuna göre;
- I. L konumundaki yer çekimi kuvveti, K konumundaki yer çekimi kuvvetinden daha az olur.
- II. K konumunda çantanın eşit kollu terazi ile ölçüm sonucu, L konumuna göre fazla olur.
- III. Dağcı, K ve L konumları arasında fiziksel anlamda iş yapmıştır.
ifadelerinden hangilerine ulaşılabilir?
Çözüm:
Bu soruda kütle, ağırlık ve iş kavramlarını hatırlamamız gerekiyor. Haydi başlayalım!
Adım 1: Birinci ifadeyi (I) inceleyelim.
Sevgili öğrencim, unutma ki ağırlık, bir cisme etki eden yer çekimi kuvvetidir. Soru bize L konumundaki ağırlığın K konumundakinden daha az olduğunu söylüyor. Ağırlık doğrudan yer çekimi kuvveti olduğuna göre, bu ifade bize L’deki yer çekimi kuvvetinin K’dekinden daha az olduğunu söylemektedir. Bu durum, Dünya’nın merkezinden uzaklaştıkça (yani rakım arttıkça) yer çekiminin azalmasıyla açıklanır. L noktası daha yüksekte olduğu için yer çekimi daha azdır. Dolayısıyla bu ifade doğrudur.
Adım 2: İkinci ifadeyi (II) inceleyelim.
Burada çok dikkatli olmalısın! Eşit kollu terazikütle ölçer, ağırlık değil. Kütle ise maddenin değişmeyen miktarıdır. Yani çantanın 50 kg olan kütlesi dağın eteğinde de (K), zirvesinde de (L) aynıdır. Eşit kollu terazi yer çekimindeki değişimden etkilenmez çünkü her iki kefeye de aynı yer çekimi kuvveti etki eder. Bu yüzden çantayı hem K’de hem de L’de eşit kollu terazi ile ölçersek sonuç aynı çıkar, yani 50 kg. İfadede K’deki ölçümün fazla olacağı söylenmiş. Bu yüzden bu ifade yanlıştır. (Eğer dinamometre ile ölçüm yapsaydı, o zaman ağırlığı ölçeceği için K’deki sonuç daha fazla olurdu.)
Adım 3: Üçüncü ifadeyi (III) inceleyelim.
Fiziksel anlamda iş yapabilmek için bir cisme kuvvet uygulamalı ve o cismi uyguladığımız kuvvet doğrultusunda hareket ettirmeliyiz. Dağcı, hem kendini hem de 50 kg’lık çantasını yer çekimine karşı yukarı doğru bir kuvvet uygulayarak taşıyor. Yani bir kuvvet var ve bu kuvvet yönünde (yukarı doğru) bir yer değiştirme var. Dolayısıyla dağcı K ve L konumları arasında yer çekimine karşı fiziksel anlamda iş yapmıştır. Bu ifade de doğrudur.
Sonuç:
Yaptığımız incelemeler sonucunda I. ve III. ifadelerin doğru olduğunu bulduk. Bu da bizi doğru cevaba götürür.
Doğru Cevap: C) I ve III