İş
Fiziksel anlamda iş, bir cisme uygulanan kuvvetin, cismi kuvvetin uygulama noktası doğrultusunda yer değiştirmesi durumunda yapılır. İş bir enerji transferidir.
- 👉 Formülü: İş (W) \(=\) Kuvvet (F) × Yer Değiştirme (Δx) × cos(α)
- α: Kuvvet vektörü ile yer değiştirme vektörü arasındaki açıdır.
- Kuvvet ile yer değiştirme aynı yöndeyse (α \(=0\) °, cos(0) \(=1\)), W \(=\) F × Δx olur.
- ✅ Birimi: Joule (J). (1 Joule \(= 1\) Newton × 1 metre)
- ⚠️ İş Yapılmayan Durumlar:
- Cisme kuvvet uygulanmıyorsa (F \(=0\)).
- Cisim yer değiştirmiyorsa (Δx \(=0\)).
- Kuvvet, yer değiştirme vektörüne dikse (α \(=90\) °, cos(90) \(=0\)). Örneğin, yatayda hareket eden bir cisme etki eden yer çekimi kuvveti iş yapmaz.
- ⚠️ Negatif İş: Bir cisme etki eden kuvvet hareket yönüne zıt ise negatif iş yapar. Örneğin, sürtünme kuvveti her zaman negatif iş yapar, bu da cismin enerjisini azaltır.
Enerji
Enerji, iş yapabilme yeteneğidir. İş ve enerji birbiriyle doğrudan ilişkilidir ve aynı birimle (Joule) ifade edilir. Enerji, farklı biçimlerde bulunabilir ve birbirine dönüşebilir.
- 👉 Mekanik Enerji: Bir cismin sahip olduğu kinetik ve potansiyel enerjilerin toplamıdır.
- ✅ Mekanik Enerji (Emek) \(=\) Kinetik Enerji (Ek) + Potansiyel Enerji (Ep)
- 👉 Kinetik Enerji (Ek): Cismin hareketinden dolayı sahip olduğu enerjidir.
- Formülü: Ek\(=\) ½ × m × v² (m: kütle, v: hız)
- Hızın karesiyle doğru orantılıdır, kütleyle doğru orantılıdır.
- 👉 Potansiyel Enerji (Ep): Cismin konumu veya durumundan dolayı sahip olduğu enerjidir.
- ✅ Yerçekimi Potansiyel Enerjisi: Cismin yerden yüksekliği nedeniyle sahip olduğu enerjidir.
- Formülü: Ep\(=\) m × g × h (m: kütle, g: yerçekimi ivmesi, h: yükseklik)
- Sıfır potansiyel enerji seviyesi referans noktasına göre belirlenir.
- ✅ Esneklik Potansiyel Enerjisi: Yay gibi esnek cisimlerin sıkıştırılması veya gerilmesiyle depoladığı enerjidir.
- Formülü: Eyay\(=\) ½ × k × x² (k: yay sabiti, x: sıkışma/gerilme miktarı)
- Yay sabiti (k), yayın sertliğini gösterir.
- ✅ Yerçekimi Potansiyel Enerjisi: Cismin yerden yüksekliği nedeniyle sahip olduğu enerjidir.
- 👉 Enerjinin Korunumu: Evrendeki toplam enerji asla yok olmaz veya yoktan var olmaz; sadece bir biçimden başka bir biçime dönüşür.
- ✅ Sürtünmesiz Ortamlar: Sürtünme veya dışarıdan bir kuvvetin etkilemediği sistemlerde toplam mekanik enerji (Ek + Ep) korunur. Yani, enerji biçim değiştirirken miktarı sabit kalır.
- ⚠️ Sürtünmeli Ortamlar: Sürtünme kuvvetlerinin olduğu durumlarda, mekanik enerjinin bir kısmı ısı enerjisine dönüşerek sistemden ayrılır. Bu durumda mekanik enerji korunmazken, toplam enerji (mekanik + ısı) korunur.
Güç
Güç, birim zamanda yapılan iş veya birim zamanda harcanan enerji miktarıdır. Bir işin ne kadar hızlı yapıldığının ölçüsüdür.
- 👉 Formülü: Güç (P) \(=\) İş (W) / Zaman (Δt) veya P \(=\) Enerji (E) / Zaman (Δt)
- ✅ Birimi: Watt (W). (1 Watt \(= 1\) Joule / 1 saniye)
- ⚠️ Alternatif Güç Formülü: Sabit hızla hareket eden bir cisme etki eden kuvvetin gücü, kuvvet ile hızın çarpımına eşittir: P \(=\) F × v (F: kuvvet, v: hız).
- 👉 Verim: Bir sistemin veya makinenin harcadığı enerjinin ne kadarını işe dönüştürebildiğini gösteren orandır.
- Formülü: Verim \(=\) (Elde Edilen İş / Harcanan Enerji) × 100%
- Hiçbir makine %100 verimli değildir; her zaman bir miktar enerji sürtünme gibi nedenlerle ısıya dönüşür.
Kütlesi \(m\) olan bir cisim \(v\) hızıyla hareket etmektedir. Bu cismin sahip olduğu kinetik enerji aşağıdaki ifadelerden hangisiyle doğru bir şekilde tanımlanır?
A) \(mgv\)B) \(mgh\)
C) \(\frac{1}{2}mv^2\)
D) \(k \Delta x\)
E) \(P \cdot t\)
Yere göre \(h\) yüksekliğinde duran, kütlesi \(m\) olan bir cismin yerçekimi potansiyel enerjisi hangi faktörlere bağlıdır? (Yerçekimi ivmesi \(g\) olarak alınacaktır.)
A) Sadece cismin kütlesine.B) Sadece cismin yüksekliğine.
C) Cismin kütlesine, yüksekliğine ve yerçekimi ivmesine.
D) Cismin hızına ve kütlesine.
E) Cismin yapıldığı maddeye.
Bir yaya \(\Delta x\) kadar uzama veya sıkışma uygulandığında, yayda depolanan esneklik potansiyel enerjisi için aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur? (Yay sabiti \(k\) olarak verilmiştir.)
A) \(k \Delta x\)B) \(\frac{1}{2}k (\Delta x)^2\)
C) \(mg \Delta x\)
D) \(\frac{1}{2}m (\Delta x)^2\)
E) \(\frac{1}{2}k \Delta x\)
Sürtünmelerin önemsiz olduğu bir ortamda, yerden belirli bir yükseklikten serbest bırakılan bir cisim yere doğru düşerken hangi enerji dönüşümü gerçekleşir?
A) Kinetik enerji potansiyel enerjiye dönüşür.B) Potansiyel enerji kimyasal enerjiye dönüşür.
C) Potansiyel enerji kinetik enerjiye dönüşür.
D) Kinetik enerji termal enerjiye dönüşür.
E) Kimyasal enerji potansiyel enerjiye dönüşür.
Aşağıdakilerden hangisi bir enerji biçimi değildir?
A) Ses enerjisiB) Elektrik enerjisi
C) Işık enerjisi
D) Güç
E) Nükleer enerji
Mekanik enerji ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?
A) Bir cismin sadece kinetik enerjisini ifade eder.B) Bir cismin sadece potansiyel enerjisini ifade eder.
C) Bir cismin kinetik enerjisi ile potansiyel enerjisinin toplamıdır.
D) Bir sistemdeki ısı enerjisi ile kinetik enerjinin toplamıdır.
E) Her zaman sabittir ve değişmez.
Kütlesi \(4 \text{ kg}\) olan bir cisim, \(10 \text{ m/s}\) hızla hareket etmektedir. Bu cismin kinetik enerjisi kaç Joule'dür?
A) \(20 \text{ J}\)B) \(40 \text{ J}\)
C) \(100 \text{ J}\)
D) \(200 \text{ J}\)
E) \(400 \text{ J}\)
Kütlesi \(2 \text{ kg}\) olan bir taş, yerden \(15 \text{ m}\) yükseklikte sabit tutulmaktadır. Yerçekimi ivmesi \(g = 10 \text{ m/s}^2\) olduğuna göre, taşın yere göre potansiyel enerjisi kaç Joule'dür?
A) \(15 \text{ J}\)B) \(30 \text{ J}\)
C) \(100 \text{ J}\)
D) \(200 \text{ J}\)
E) \(300 \text{ J}\)
Sürtünmesiz bir ortamda yerden \(20 \text{ m}\) yükseklikten serbest bırakılan \(0.5 \text{ kg}\) kütleli bir cisim yere çarpmadan hemen önceki hızı kaç \(\text{m/s}\) olur? (\(g = 10 \text{ m/s}^2\))
A) \(5 \text{ m/s}\)B) \(10 \text{ m/s}\)
C) \(15 \text{ m/s}\)
D) \(20 \text{ m/s}\)
E) \(25 \text{ m/s}\)
Yay sabiti \(200 \text{ N/m}\) olan sürtünmesiz bir yaya \(0.2 \text{ m}\) kadar sıkıştırıldığında yayda depolanan esneklik potansiyel enerjisi kaç Joule olur?
A) \(2 \text{ J}\)B) \(4 \text{ J}\)
C) \(8 \text{ J}\)
D) \(10 \text{ J}\)
E) \(20 \text{ J}\)
Yatay bir zeminde durmakta olan 5 kg kütleli bir cisme, zemine paralel ve 20 N büyüklüğünde sabit bir kuvvet uygulanarak cisim 10 metre hareket ettiriliyor. Sürtünmeler ihmal edildiğine göre, kuvvetin cisim üzerinde yaptığı iş kaç Joule'dür?
A) 20 JB) 50 J
C) 100 J
D) 200 J
E) 400 J
Kütlesi \(m\) olan bir cisim \(v\) hızıyla hareket ederken kinetik enerjisi \(E_k\) olmaktadır. Eğer bu cismin kütlesi iki katına (\(2m\)) çıkarılır ve hızı da iki katına (\(2v\)) çıkarılırsa, yeni kinetik enerjisi kaç \(E_k\) olur?
A) \(2E_k\)B) \(4E_k\)
C) \(6E_k\)
D) \(8E_k\)
E) \(16E_k\)
Yerden 5 metre yükseklikte bulunan 2 kg kütleli bir cismin yer çekimi potansiyel enerjisi kaç Joule'dür? (\(g = 10 \text{ m/s}^2\) alınız.)
A) 10 JB) 20 J
C) 50 J
D) 100 J
E) 200 J
Başlangıçta durmakta olan 1 kg kütleli bir cisme uygulanan net kuvvet 10 N'dir. Bu kuvvetin etkisiyle cisim 5 metre yol aldığına göre, cismin kazandığı kinetik enerji kaç Joule'dür?
A) 10 JB) 20 J
C) 30 J
D) 40 J
E) 50 J
Bir kişi, bir kutuyu sabit 50 N'luk bir kuvvetle 10 saniye boyunca iterek kutunun 20 metre yol almasını sağlıyor. Buna göre, kişinin kutuya uyguladığı ortalama güç kaç Watt'tır?
A) 50 WB) 100 W
C) 200 W
D) 250 W
E) 500 W
Hava direncinin ihmal edildiği bir ortamda, 1 kg kütleli bir cisim yerden 20 metre yükseklikten serbest bırakılıyor. Cismin yere çarpmadan hemen önceki hızı kaç m/s olur? (\(g = 10 \text{ m/s}^2\) alınız.)
A) \(10 \text{ m/s}\)B) \(15 \text{ m/s}\)
C) \(20 \text{ m/s}\)
D) \(25 \text{ m/s}\)
E) \(30 \text{ m/s}\)
Cevap Anahtarı ve Detaylı Çözümler İçin QR Kodu Okutun
https://yazili.eokultv.com/test/46-10-sinif-is-enerji-ve-guc-test-coz