Merhaba sevgili öğrencim, ben senin Fen Bilimleri öğretmenin. Seninle paylaştığın bu sayfadaki “Kuvvet ve Enerji” ünitesine ait soruları birlikte inceleyelim ve çözelim. Hazırsan başlayalım!
7) Yandaki görselde salıncakta sallanan Zehra’nın çıkabileceği en fazla yükseklik ve yere en yakın durumdaki farklı konumları verilmiştir. Buna göre bu durumla ilgili aşağıda verilenlerden hangisi doğrudur?
- A) b noktasında potansiyel enerji en fazladır.
- B) c noktasında kinetik enerji en fazladır.
- C) a noktasında potansiyel enerji kinetik enerjiye eşittir.
- D) b noktasında kinetik enerji en fazladır.
Çözüm:
Bu soruyu çözmek için enerji dönüşümlerini hatırlamamız gerekiyor. Enerjinin korunumu yasasına göre sürtünmesiz ortamda potansiyel enerji kinetik enerjiye, kinetik enerji de potansiyel enerjiye dönüşür.
Adım 1: Potansiyel enerji yükseklikle ilgilidir. Cisim ne kadar yüksekteyse potansiyel enerjisi o kadar fazladır. Görselde a ve c noktaları en yüksek noktalardır. Bu yüzden potansiyel enerjinin en fazla olduğu yerler a ve c noktalarıdır. b noktası en alçak nokta olduğu için potansiyel enerji burada en azdır. (A şıkkı elendi).
Adım 2: Kinetik enerji hareket (hız) ile ilgilidir. Salıncak en tepeden (a veya c) aşağıya doğru inerken hızlanır ve b noktasından geçerken en yüksek hızına ulaşır. En yüksek hız demek, en yüksek kinetik enerji demektir.
Adım 3: c noktasında salıncak anlık olarak durup geri döneceği için hızı sıfırdır, yani kinetik enerjisi en azdır. (B şıkkı elendi).
Adım 4: Sonuç olarak, salıncağın en hızlı olduğu ve yere en yakın olduğu b noktasında kinetik enerji en fazladır.
Cevap: D) b noktasında kinetik enerji en fazladır.
8) Aşağıdakilerden hangisi hava direncinden en az şekilde etkilenecek şekilde yapılmamıştır?
- A) Uçak
- B) Paraşüt
- C) Otomobil
- D) Tren
Çözüm:
Hava direnci, hareket eden cisimlere hava tarafından uygulanan sürtünme kuvvetidir. Bazen hava direncini azaltmak isteriz (hızlı gitmek için), bazen de artırmak isteriz (yavaşlamak için).
Adım 1: Uçak, otomobil ve tren gibi araçlar hızlı gitmek üzere tasarlanmıştır. Bu yüzden uç kısımları sivri yapılır ve aerodinamik şekiller verilir. Amaç hava direncinden en az şekilde etkilenmektir.
Adım 2: Ancak paraşüt, havada süzülmek ve yere yavaşça inmek için tasarlanmıştır. Paraşütün yüzeyi geniştir. Bunun amacı hava direncini artırarak yere güvenli bir iniş sağlamaktır. Yani hava direncinden az değil, çok etkilenmesi istenir.
Cevap: B) Paraşüt
9) Fiziksel anlamda yapılan işin birimi aşağıdaki seçeneklerden hangisinde doğru verilmiştir?
- A) Joule
- B) Newton
- C) Metre
- D) Kilogram
Çözüm:
Fiziksel büyüklüklerin birimlerini hatırlayalım.
Adım 1: Şıkları tek tek inceleyelim:
- Newton: Kuvvet birimidir.
- Metre: Uzunluk (yol) birimidir.
- Kilogram: Kütle birimidir.
Adım 2: İş, kuvvet ile alınan yolun çarpımıdır ($W = F times x$). İşin birimi ise Joule (J) olarak ifade edilir. Aynı zamanda Enerjinin birimi de Joule’dür.
Cevap: A) Joule
10) Bir cismin ağırlığı üç farklı gök cisminde ölçülmüştür. Ölçüm sonuçları aşağıdaki gibidir. Buna göre aşağıda verilen bilgilerden hangisi yanlıştır?
- A) L gök cismi, K gök cisminden daha büyüktür.
- B) En büyük gök cismi M’dir.
- C) Bu cismin kütlesi, M gök cisminde en fazladır.
- D) K gök cisminin, cisme uyguladığı çekim kuvveti en azdır.
Çözüm:
Bu soruda kütle ve ağırlık kavramlarını ayırt etmemiz çok önemli.
Adım 1: Tabloyu incelediğimizde aynı cismin ağırlığı; K’de 9N, L’de 11N, M’de 23N ölçülmüş. Ağırlık, yer çekimi kuvvetine bağlıdır. Bir gök cismi ne kadar büyükse (genellikle) uyguladığı kütle çekim kuvveti o kadar fazladır.
Adım 2: Ağırlık sıralaması M > L > K şeklindedir. Bu durumda M gezegeninin çekim kuvveti en fazladır, K’nin en azdır. (D şıkkı doğru). Gök cisimlerinin büyüklüklerini de genellikle çekim kuvvetiyle orantılı düşünebiliriz (M > L > K). (A ve B şıkları muhtemelen doğrudur).
Adım 3: Şimdi en önemli kuralı hatırlayalım: Kütle değişmeyen madde miktarıdır. Bir cismin kütlesi evrenin her yerinde (Ay’da, Mars’ta, Dünya’da) aynıdır.
Adım 4: C şıkkında “cismin kütlesi M gök cisminde en fazladır” denilmiş. Bu ifade yanlıştır. Cismin ağırlığı M’de fazladır ama kütlesi her yerde eşittir.
Cevap: C) Bu cismin kütlesi, M gök cisminde en fazladır.
11) Yandaki şekilde tuğla sağa doğru çekilerek hareket ettirilmektedir. Daha sonra bu tuğlanın üzerine başka bir tuğla koyup aynı kuvvetle aynı yönde ve miktarda çekilmektedir. Bu durumda yapılan işle ilgili aşağıda verilenlerden hangisi doğru olur?
- A) Fiziksel anlamda yapılan iş azalır.
- B) Fiziksel anlamda iş yapılmamıştır.
- C) Fiziksel anlamda yapılan iş artar.
- D) Fiziksel anlamda yapılan iş aynıdır.
Çözüm:
Fiziksel anlamda işin formülü şöyledir: İş = Kuvvet x Alınan Yol ($W = F times x$).
Adım 1: Soruda bize verilen ipuçlarına çok dikkat edelim:
- “Aynı kuvvetle” (F değişmiyor).
- “Aynı miktarda çekilmektedir” yani alınan yol aynı (x değişmiyor).
Adım 2: Tuğlanın üzerine ağırlık eklenmesi sürtünmeyi artırır, hareketi zorlaştırır ancak soruda bize “yapılan iş” soruluyor ve kuvvetin değişmediği söyleniyor.
Adım 3: İş formülündeki iki değişken (Kuvvet ve Yol) değişmediğine göre, yapılan işin miktarı da değişmez.
1. Durum: $İş = F times x$
2. Durum: $İş = F times x$
Sonuç: Kuvvet ve gidilen yol aynı kaldığı sürece, uygulanan kuvvetin yaptığı iş aynıdır.
Cevap: D) Fiziksel anlamda yapılan iş aynıdır.