Kinetik ve Potansiyel Enerji Karşılaştırması, Enerji Dönüşümleri ve Enerjinin Korunumu (FB.7.2.2 & FB.7.2.3)
FB.7.2.2. Kinetik ve potansiyel enerjinin özelliklerini, bağlı olduğu değişkenleri, benzer ve farklı yönlerini karşılaştırır. · FB.7.2.3. Enerji dönüşümlerinden hareketle toplam enerjinin korunduğunu geneller; hava ve su direncinin kinetik enerjiye etkisini açıklar.
- Kinetik enerji cismin hareketinden (kütle ve sürat), potansiyel enerji ise konum veya sıkışma durumundan kaynaklanır; ikisinin de birimi Joule (J)’dür.
- Bir cismin sahip olduğu kinetik enerji ile potansiyel enerjisinin toplamına mekanik enerji (Em = Ek + Ep) adı verilir.
- Enerjinin korunumu yasasına göre enerji yoktan var edilemez ve vardan yok olmaz; bir türden başka bir türe dönüşür ve toplam enerji sabit kalır.
- Sürtünme kuvveti (hava ve su direnci) hareket eden cisimlerin kinetik enerjisini ısı enerjisine dönüştürür; su direnci hava direncinden daha büyüktür.
Görseldeki sürtünmesiz sarkaç düzeneğinde K noktasından serbest bırakılan bilye, en alt L noktasından geçerek M noktasına ulaşmaktadır. Bu hareketle ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
- ABilye K’den L’ye inerken sürati ve hareket enerjisi artar, mekanik enerjisi korunur.
- BBilye en alt L noktasından geçerken çekim potansiyel enerjisi en yüksek değere ulaşır.
- CBilye L’den M’ye çıkarken hem hareket enerjisi hem de konum enerjisi birlikte azalır.
- DBilyenin toplam mekanik enerjisi K noktasında en fazla iken L noktasında sıfıra düşer.
Sol sütundaki fiziksel kavramları sağ sütundaki bilimsel açıklamalarıyla eşleştiriniz.
Görseldeki dört tasarım kartında hava veya su direncine yönelik uygulamalar gösterilmiştir. Numaralanmış tasarımlardan hangisi direnci azaltmak yerine artırmak amacıyla yapılmıştır?
- A1 numaralı hızlı trenin sivri burun tasarımı
- B2 numaralı yamaç paraşütünün geniş kubbe yüzeyi
- C3 numaralı geminin V biçimli ön gövdesi
- D4 numaralı yüzücünün suya paralel sivri dalışı
Görseldeki olay kartlarını inceleyerek gerçekleşen temel enerji dönüşümlerini tablodaki boşluklara yazınız. İlk satır örnektir.
| Gözlemlenen Olay | Azalan Enerji Türü | Artan / Dönüşen Enerji Türü |
|---|---|---|
| Daldan kopup yere düşen elma | Çekim potansiyel enerjisi | Kinetik (hareket) enerjisi |
| Sıkıştırılmış yayın önünden fırlayan araba | Esneklik potansiyel enerjisi | Kinetik (hareket) enerjisi |
| Yukarı doğru düşey fırlatılan top | Kinetik (hareket) enerjisi | Çekim potansiyel enerjisi |
| Fren yapılarak durdurulan otomobil | Kinetik (hareket) enerjisi | Isı (ve ses) enerjisi |
Görseldeki enerji grafiğinde sürtünmesiz ortamda 120 Joule çekim potansiyel enerjisiyle serbest bırakılan bir topun başlangıçtaki ve X noktasındaki enerji değerleri verilmiştir. X noktasında soru işaretiyle gösterilen çekim potansiyel enerjisi (Ep) ve mekanik enerji (Em) kaç Joule’dür?
- AEp = 120 Joule ve Em = 60 Joule
- BEp = 60 Joule ve Em = 180 Joule
- CEp = 60 Joule ve Em = 120 Joule
- DEp = 0 Joule ve Em = 120 Joule
Görseldeki deneyde özdeş iki dosya kâğıdından birincisi buruşturulup top yapılarak, ikincisi düz bırakılarak aynı yükseklikten aynı anda bırakılıyor. Hangi kâğıt yere daha önce ulaşır? Nedenini açıklayınız.
Enerji dönüşümleri ve sürtünme kuvvetiyle ilgili ifadelerden doğru olanların D, yanlış olanların Y kutusunu işaretleyiniz.
| D | Y | |
| Kinetik enerji ve potansiyel enerjinin her ikisi de Joule (J) birimiyle ölçülür ve birbirine dönüşebilir. | ✓ | |
| Hareketsiz duran bir cismin yerden yüksekliği ne kadar fazla olursa olsun mekanik enerjisi sıfırdır. | ✓ | |
| Su tanecikleri hava taneciklerinden daha yoğun olduğu için su direnci hava direncinden büyüktür. | ✓ | |
| Sürtünmeli yüzeyde yavaşlayan bir cismin azalan kinetik enerjisi ısı enerjisine dönüşür. | ✓ | |
| Göçmen kuşların gökyüzünde V dizilimi oluşturarak uçmaları hava direncini artırmak içindir. | ✓ |
Görseldeki parkurda yay önüne konulan bilyenin fırlatılıp pürüzlü rampada durmasına kadar gerçekleşen enerji dönüşümü adımlarını 1’den 4’e kadar sıralayınız.
- 4Pürüzlü rampa yüzeyindeki sürtünme nedeniyle kalan kinetik enerjinin ısı enerjisine dönüşerek bilyenin durması
- 3Yatay yolda ilerleyen bilyenin rampada yükselirken kinetik enerjisinin çekim potansiyel enerjisine dönüşmesi
- 1Sarmal yay sıkıştırılarak yayda esneklik potansiyel enerjisi depolanması
- 2Yay serbest bırakıldığında esneklik potansiyel enerjisinin bilyeye kinetik enerji olarak aktarılması
İpuçlarına karşılık gelen kavramları kutulara yazınız. Numaralı kutulardaki harfler, kinetik enerjinin bağlı olduğu değişkenlerden birini oluşturur.
Turuncu kutulardaki harfler yukarıdan aşağıya: SÜRAT
Görseldeki karşılaştırma tablosunda kinetik ve potansiyel enerjinin özellikleri özetlenmiştir. Tablodaki bilgilere göre aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?
- AKinetik enerji cismin kütlesine ve süratine bağlı olarak değişir.
- BÇekim potansiyel enerjisi cismin ağırlığına ve yerden yüksekliğine bağlıdır.
- CEsneklik potansiyel enerjisi yayın cinsine ve sıkışma miktarına bağlıdır.
- DPotansiyel enerji yalnızca hızla hareket eden cisimlerde görülür.
Cümlelerdeki boşlukları kutudaki uygun kavramlarla tamamlayınız.
- Bir cismin kinetik ve potansiyel enerjilerinin toplamına mekanik enerji denir.
- Sürtünmeli yüzeyde kayan cismin azalan mekanik enerjisi ısı enerjisine dönüşür.
- Balıkların mekik biçimli ve kaygan gövdesi su direncini azaltır.
- Toplam enerjinin daima sabit kalmasına enerjinin korunumu yasası denir.
Görseldeki özdeş iki cam borudan birinde hava, diğerinde su bulunmaktadır. Aynı anda serbest bırakılan özdeş çelik bilyelerden hangisi tabana daha geç ulaşır? Nedenini açıklayınız.
Görseldeki pürüzlü (sürtünmeli) eğik düzlemin P noktasından serbest bırakılan tahta blok R noktasına inmektedir. Bu süreçte bloğun mekanik enerjisi ve sistemdeki toplam enerji nasıl değişir?
- AMekanik enerjisi artar, toplam enerji azalır.
- BMekanik enerjisi değişmez, toplam enerji artar.
- CMekanik enerjisi azalır, ısı dahil toplam enerji değişmez.
- DHem mekanik enerjisi hem de toplam enerji tamamen yok olur.