✨ Konuları Gir, Yapay Zeka Saniyeler İçinde Sınavını Üretsin!

12. Sınıf Kütle Çekim Potansiyel Enerjisi Test 1

SORU 1

Kütle çekim potansiyel enerjisi \(U = -G \frac{Mm}{r}\) formülü ile verilir. Buna göre, \(M\) kütleli bir gezegenin etrafında \(R\) yarıçaplı dairesel yörüngede dolanan \(m\) kütleli bir uydunun toplam mekanik enerjisi \(E_{toplam}\) ve bağlanma enerjisi \(E_{bağlanma}\) arasındaki ilişki nedir? (Uydunun kinetik enerjisi \(K = G \frac{Mm}{2R}\) olarak alınabilir.)


A) \(E_{bağlanma} = E_{toplam}\)
B) \(E_{bağlanma} = -E_{toplam}\)
C) \(E_{bağlanma} = 2E_{toplam}\)
D) \(E_{bağlanma} = -2E_{toplam}\)
E) \(E_{bağlanma} = E_{toplam} / 2\)
Açıklama:
Dairesel yörüngede dolanan bir uydunun toplam mekanik enerjisi, kinetik enerjisi ile potansiyel enerjisinin toplamıdır: \(E_{toplam} = K + U\). Verilen kinetik enerji \(K = G \frac{Mm}{2R}\) ve potansiyel enerji \(U = -G \frac{Mm}{R}\) olduğundan, \(E_{toplam} = G \frac{Mm}{2R} - G \frac{Mm}{R} = -G \frac{Mm}{2R}\) olur. Bağlanma enerjisi, bir sistemdeki kütlelerin birbirine bağlı kalması için gereken enerji miktarıdır ve bu enerjiyi yenerek kütleleri birbirinden ayırmak mümkündür. Bir cismi kütle çekim alanından kurtarmak için verilmesi gereken enerjiye eşittir ve toplam mekanik enerjinin pozitif değeridir (yani negatifini alarak). Bu durumda \(E_{bağlanma} = -E_{toplam} = -(-G \frac{Mm}{2R}) = G \frac{Mm}{2R}\). Dolayısıyla doğru ilişki \(E_{bağlanma} = -E_{toplam}\) 'dır.