Merhaba sevgili öğrencilerim! Fen Bilimleri dersimizin bu bölümünde, iş yapma ve enerji kavramlarını daha iyi anlamamız için hazırlanan bu soruları birlikte çözeceğiz. Hazırsanız başlayalım!
Soru 1
Aşağıdaki kutularda doğru cevaplarını işaretleyiniz.
Aşağıdaki kutularda bilgiler doğru ise “D”, yanlış ise “Y” yolu takip edilecektir.
Çözüm:
Öncelikle verilen diyagramı dikkatlice inceleyelim. İlk kutucukta “Bir cisme kuvvet uygulandığında cisim ile kuvvetin doğrultusu birbirine dik ise iş yapılır.” deniyor.
Bu ifadenin doğru olup olmadığını hatırlayalım. Fizikte iş yapılabilmesi için kuvvetin, cismin hareket doğrultusunda bir bileşeninin olması gerekir. Eğer kuvvet ile hareket doğrultusu birbirine dikse, kuvvetin bu hareket doğrultusundaki bileşeni sıfır olur ve dolayısıyla iş yapılmaz. Örneğin, bir arabayı ittiğimizde, yerçekimi kuvveti arabayı aşağı doğru çekerken, biz arabayı ileri doğru iteriz. Bu iki kuvvet birbirine diktir ve yerçekimi kuvveti iş yapmaz.
Bu nedenle, ilk kutucuktaki bilgi yanlıştır. Yanlış olduğu için “Y” yolunu takip etmeliyiz.
Diyagramda “Y” yolunu takip ettiğimizde ikinci kutucuğa ulaşıyoruz: “Cisim üzerine iş yapılırken enerji harcanır.”
Bu ifade doğru mudur? İş yapmak için enerji harcamamız gerekir. Örneğin, bir kutuyu iterek yerinden oynattığımızda (yani iş yaptığımızda), yoruluruz ve enerji harcamış oluruz. Bir şeyi kaldırmak, taşımak, itmek gibi işler hep enerji gerektirir.
Bu nedenle, bu kutucuktaki bilgi doğrudur. Doğru olduğu için “D” yolunu takip etmeliyiz.
“D” yolunu takip ettiğimizde 4. çıkışa ulaşırız.
Sonuç: 4. çıkış
Soru 2
I. Ders çalışmak
II. Sırtında çanta merdiven çıkmak
III. Sırayı itmek
Yukarıdaki olayların hangilerinde fen anlamında iş yapılır?
A) Yalnız I
B) Yalnız II
C) I ve III
D) II ve III
Çözüm:
Sevgili öğrenciler, fen bilimlerinde “iş” yapmanın ne anlama geldiğini hatırlayalım. İş yapılabilmesi için bir cisme bir kuvvet uygulanmalı ve cisim bu kuvvet doğrultusunda hareket etmelidir.
Şimdi şıkları tek tek inceleyelim:
I. Ders çalışmak: Ders çalışırken beynimiz aktif çalışır, düşünürüz ama fiziksel olarak bir cisme kuvvet uygulayıp onu hareket ettirmeyiz. Dolayısıyla fen anlamında iş yapılmış olmaz.
II. Sırtında çanta merdiven çıkmak: Burada hem çantamıza hem de kendimize yerçekimine karşı bir kuvvet uyguluyoruz (yukarı doğru). Merdiven çıktığımız için de bu kuvvet doğrultusunda hareket etmiş oluyoruz. Yani hem kuvvet var hem de kuvvet doğrultusunda hareket var. Bu durumda fen anlamında iş yapılmıştır.
III. Sırayı itmek: Sırayı iterken bir kuvvet uygularız ve sıra bu kuvvet doğrultusunda hareket eder. Bu da fen anlamında iş yapıldığı anlamına gelir.
Bu durumda fen anlamında iş yapılan olaylar II ve III’tür.
Sonuç: D) II ve III
Soru 3
Ağırlıkları eşit olan iki cisimden biri 2 m, diğeri 4 m yükseğe çıkarılıyor.
Buna göre yapılan işlerle ilgili yargılarından hangileri doğrudur?
I. 2 m yükseğe çıkarmakla daha fazla iş yapılır.
II. 4 m yükseğe çıkarmakla daha fazla iş yapılır.
III. Her iki durumda da eşit büyüklükte iş yapılır.
A) Yalnız I
B) Yalnız II
C) I ve III
D) I, II ve III
Çözüm:
Bu soruda işin, uygulanan kuvvet ve bu kuvvet doğrultusunda alınan yolla ilişkisini anlamamız gerekiyor. Fizikte iş (W), kuvvet (F) ile kuvvet doğrultusunda alınan yol (x) çarpımına eşittir: W = F * x
Burada cisimlerin ağırlıkları eşitmiş. Ağırlık, yerçekiminin cisme uyguladığı kuvvettir. Yani, bu iki cisim için de yerçekimine karşı yaptığımız iş aynı kuvveti gerektirir.
Ancak yükseklikler farklı. Birinci cismi 2 metre, ikinci cismi ise 4 metre yükseltiyoruz.
Şimdi yargıları inceleyelim:
I. 2 m yükseğe çıkarmakla daha fazla iş yapılır: Bu doğru olamaz çünkü daha az yükseklik için daha az yol alınır, bu da daha az iş anlamına gelir.
II. 4 m yükseğe çıkarmakla daha fazla iş yapılır: Kuvvet aynı olsa da, 4 metrelik yol 2 metrelik yoldan daha fazladır. İş = Kuvvet x Yol formülüne göre, yol arttıkça yapılan iş de artar. Bu nedenle bu yargı doğrudur.
III. Her iki durumda da eşit büyüklükte iş yapılır: Bu da doğru olamaz çünkü yükseklikler farklı olduğu için yapılan işler de farklı olacaktır.
Dolayısıyla sadece II. yargı doğrudur.
Sonuç: B) Yalnız II
Soru 4
I. Uçan bir kuş
II. Sıra üzerinde duran kitap
III. Dalından düşen yaprak
Yukarıdaki durumlardan hangilerinde cisim sadece çekim potansiyel enerjisine sahiptir?
A) Yalnız II
B) Yalnız III
C) I ve II
D) I, II ve III
Çözüm:
Bu soruda potansiyel enerji kavramını hatırlamamız gerekiyor. Potansiyel enerji, bir cismin konumu veya durumu nedeniyle sahip olduğu enerjidir. Çekim potansiyel enerjisi ise, bir cismin yerçekimi alanındaki konumundan dolayı sahip olduğu enerjidir. Yükseklikte olan her cismin çekim potansiyel enerjisi vardır.
Şimdi durumları inceleyelim:
I. Uçan bir kuş: Kuş havada uçtuğu için belli bir yüksekliğe sahiptir. Bu yüksekliği nedeniyle bir çekim potansiyel enerjisine sahiptir. Ayrıca kuş hareket ettiği için bir kinetik enerjisi de vardır. Soru bize “sadece çekim potansiyel enerjisine sahip” olanları soruyor. Bu yüzden uçan kuş bu tanıma uymaz çünkü kinetik enerjisi de vardır.
II. Sıra üzerinde duran kitap: Kitap masanın veya sıranın üzerinde durduğu için yerden belli bir yüksekliği vardır. Bu yüksekliği sayesinde bir çekim potansiyel enerjisine sahiptir. Kitap hareket etmediği için kinetik enerjisi yoktur. Dolayısıyla bu durumda cisim sadece çekim potansiyel enerjisine sahiptir.
III. Dalından düşen yaprak: Yaprak dalından düştüğü anda hala bir yüksekliğe sahiptir ve bu nedenle çekim potansiyel enerjisine sahiptir. Ancak düşerken hızlandığı için bir kinetik enerjisi de olur. Tıpkı uçan kuş gibi, düşen yaprak da sadece çekim potansiyel enerjisine sahip değildir.
Bu durumda sadece II. durumdaki cisim sadece çekim potansiyel enerjisine sahiptir.
Sonuç: A) Yalnız II