Merhaba sevgili öğrencilerim! Fen Bilimleri dersimizin bugünkü konusu enerji dönüşümleri ve sürtünmenin etkileri olacak. Gelin, birlikte bu ilginç konuları adım adım inceleyelim.
—
**Soru 1:** Masa üzerinde belli bir yükseklikte duran vazonun potansiyel enerjisi vardır. Vazo masadan düşerken potansiyel enerjisi kinetik enerjiye dönüşür. Vazo yere düştüğünde vazonun potansiyel enerjisinin büyük bir kısmı kinetik enerjiye, bir kısmı da ses ve ısı enerjisine dönüşmüş olur. Bu dönüşümler sırasında enerjiler korunmuştur.
Masadan düşen vazonun potansiyel enerjisi kinetik enerjiye dönüşür.
Bu metinde anlatılan enerji dönüşümü ile ilgili olarak, masadan düşen vazonun durumunu en iyi anlatan ifade hangisidir?
a) Vazonun potansiyel enerjisi artar.
b) Vazonun potansiyel enerjisi azalır, kinetik enerjisi artar.
c) Vazonun kinetik enerjisi azalır, potansiyel enerjisi artar.
d) Vazonun hem potansiyel hem de kinetik enerjisi azalır.
**Çözüm:**
Sevgili öğrenciler, metinde bize bir vazo örneği veriliyor. Vazo masanın üzerinde dururken bir potansiyel enerjiye sahip. Düşmeye başladığında ise bu potansiyel enerji kinetik enerjiye dönüşüyormuş. Yani, yüksekte duran bir cismin sahip olduğu enerjiye potansiyel enerji, hareket halindeki bir cismin sahip olduğu enerjiye ise kinetik enerji diyoruz.
Şimdi şıklara bakalım:
*
a) Vazonun potansiyel enerjisi artar.
Bu doğru değil. Vazo yere yaklaştıkça yüksekliği azalır, bu da potansiyel enerjisinin azaldığı anlamına gelir.
*
b) Vazonun potansiyel enerjisi azalır, kinetik enerjisi artar.
Bu şık metinde anlatılan duruma tam olarak uyuyor. Vazo düşerken yüksekliği azaldığı için potansiyel enerjisi azalır ve hareket kazandığı için kinetik enerjisi artar.
*
c) Vazonun kinetik enerjisi azalır, potansiyel enerjisi artar.
Bu da doğru değil. Vazo düşerken hızlanır, yani kinetik enerjisi artar.
*
d) Vazonun hem potansiyel hem de kinetik enerjisi azalır.
Bu da doğru değil. Enerji dönüşümü sırasında toplam enerji korunur, yani bir enerji türü azalırken diğer türü artar.
**Sonuç:**
b) Vazonun potansiyel enerjisi azalır, kinetik enerjisi artar.
—
**Soru 2:**
Yukarıdaki şekilde yerden yükseğe fırlatılan bir topun hareketi sırasında potansiyel ve kinetik enerji değişimleri renklerle sembolize edilmiştir. Kinetik enerji kırmızı, potansiyel enerji mavi renkle gösterilmiştir. Şekli inceleyiniz. Topun potansiyel ve kinetik enerjilerinde nasıl bir değişim olmuştur? Niçin?
**Çözüm:**
Canım öğrencilerim, bu soruda bize bir topun havaya atıldığını ve bu sırada potansiyel ve kinetik enerji değişimlerinin renklerle gösterildiği bir şekil verilmiş. Kırmızı renk kinetik enerjiyi, mavi renk ise potansiyel enerjiyi temsil ediyor.
Şimdi şekle birlikte bakalım:
* **Adım 1:** Top ilk fırlatıldığında (en altta, başlangıçta) kırmızı renk (kinetik enerji) çok belirgin. Mavi renk (potansiyel enerji) ise az. Bu, topun fırlatılırken hızlı olduğunu ve henüz yükseklik kazanmadığını gösteriyor.
* **Adım 2:** Top yukarı doğru çıktıkça, kırmızı renk (kinetik enerji) azalmaya başlıyor ve mavi renk (potansiyel enerji) artıyor. Bu, topun yavaşladığını ve yükseldiği için potansiyel enerjisinin arttığını gösterir.
* **Adım 3:** Top en tepe noktasına ulaştığında kırmızı renk (kinetik enerji) neredeyse hiç yok, mavi renk (potansiyel enerji) ise en üst seviyede. Bu, topun o anda durduğunu ve en yüksek potansiyel enerjiye sahip olduğunu gösterir.
* **Adım 4:** Top aşağı doğru düşmeye başladığında ise durum tersine dönüyor. Mavi renk (potansiyel enerji) azalırken, kırmızı renk (kinetik enerji) tekrar artıyor. Bu, topun hızlandığını ve potansiyel enerjisinin kinetik enerjiye dönüştüğünü gösterir.
**Peki, neden böyle oluyor?**
Bunun sebebi, enerjinin korunumu ilkesi. Bir cisim yükseldikçe potansiyel enerjisi artar (yüksekliği arttığı için). Bu sırada hareketinden dolayı sahip olduğu kinetik enerjisi azalır (çünkü yavaşlar). Tam tersi, bir cisim alçaldıkça potansiyel enerjisi azalır (yüksekliği azaldığı için) ve hareketinden dolayı kinetik enerjisi artar (çünkü hızlanır).
**Sonuç:**
Top havada yükselirken potansiyel enerjisi artmış, kinetik enerjisi azalmıştır. Çünkü yükseldikçe yüksekliği artar (potansiyel enerji artar) ve yavaşlar (kinetik enerji azalır). Top havada alçalırken ise potansiyel enerjisi azalmış, kinetik enerjisi artmıştır. Çünkü alçaldıkça yüksekliği azalır (potansiyel enerji azalır) ve hızlanır (kinetik enerji artar).
—
**Soru 3:**
Tekerlekli sandalyede bir yakınınızdan sizi itmesini istediğinizi düşününüz. Yakınınız sizi bir süre itiyor ve sonra bırakıyor. Sizi itmeyi bıraktıktan sonra bir süre daha ilerliyor ve yavaşlayıp duruyorsunuz. Çünkü yakınınız iterken size kuvvet uyguladı ve sizi harekete geçirdi. Böylece kinetik enerjiye sahip oldunuz. Bir süre sonra enerjinizi azaltan ve yavaşlayarak durmanıza neden olan etki ne olabilir? Benzer bir durumu top oynarken de fark etmişsinizdir. Topa vurduğunuzda top bir süre hareket eder ve yeniden bir kuvvet uygulamazsanız durur. Çünkü cisimler hareket ettiği yüzeyle etkileşir. Bu etkileşimden dolayı harekete karşı bir direnç doğar. Birbirine temas eden iki cismin harekete karşı gösterdiği dirençten doğan kuvvete sürtünme kuvveti adı verildigini hatırlayınız. Sürtünme kuvveti cisimlerin hareketini zorlaştıran ya da engelleyen bir etkidir.
Yukarıdaki metne göre, tekerlekli sandalyenin bir süre sonra yavaşlayıp durmasına neden olan kuvvet aşağıdakilerden hangisidir?
a) İtme kuvveti
b) Yer çekimi kuvveti
c) Sürtünme kuvveti
d) Hareket kuvveti
**Çözüm:**
Sevgili arkadaşlar, bu soruda bize tekerlekli sandalyeyle ilgili bir örnek verilmiş. Sandalyede oturan kişiyi biri itiyor ve sonra bırakıyor. Sandalye bir süre daha gidip yavaşlayıp duruyor. İşte bu yavaşlayıp durmaya neden olan etkiyi bulmamız isteniyor.
Metni dikkatlice okuduğumuzda, şurada bir ipucu görüyoruz: “Cisimler hareket ettiği yüzeyle etkileşir. Bu etkileşimden dolayı harekete karşı bir direnç doğar. Birbirine temas eden iki cismin harekete karşı gösterdiği dirençten doğan kuvvete sürtünme kuvveti adı verildigini hatırlayınız. Sürtünme kuvveti cisimlerin hareketini zorlaştıran ya da engelleyen bir etkidir.”
Bu cümle bize yavaşlamaya neden olan kuvvetin ne olduğunu açıkça söylüyor.
Şimdi şıklara bakalım:
*
a) İtme kuvveti
İtme kuvveti sandalyeyi harekete geçiren kuvvettir, durmasına neden olan kuvvet değildir.
*
b) Yer çekimi kuvveti
Yer çekimi kuvveti cisimleri aşağı doğru çeker. Tekerlekli sandalyenin düz bir yolda durmasına doğrudan neden olmaz.
*
c) Sürtünme kuvveti
Metinde de açıkça belirtildiği gibi, sürtünme kuvveti cisimlerin hareketini zorlaştıran veya engelleyen bir kuvvettir. Tekerlekli sandalyenin tekerlekleri ile yer arasındaki sürtünme, hareketini yavaşlatıp durmasına neden olur.
*
d) Hareket kuvveti
“Hareket kuvveti” diye özel bir kuvvet türü yoktur. Hareket, kuvvetin bir sonucudur.
**Sonuç:**
c) Sürtünme kuvveti