Kinetik ve Potansiyel Enerji Karşılaştırması, Enerji Dönüşümleri ve Enerjinin Korunumu (FB.7.2.2 & FB.7.2.3)

Örnekler

1. Örnek 1Sürtünmesiz bir ortamda 100 Joule çekim potansiyel enerjisiyle belirli bir yükseklikten serbest bırakılan bir topun, yolun tam ortasındaki çekim potansiyel enerjisi, kinetik enerjisi ve mekanik enerjisi kaç Joule olur?

   Cevabı göster

   Başlangıçta top durduğu için mekanik enerjisi Em = 100 J’dür. Sürtünmesiz ortamda mekanik enerji korunduğundan yolun tam ortasında da mekanik enerji 100 J kalır. Yükseklik yarıya indiği için çekim potansiyel enerjisi 50 J’e düşer; azalan 50 J ise harekete dönüştüğünden kinetik enerjisi 50 J olur.

2. Örnek 2Bir okçunun yayını gerip oku fırlatması ve okun yükselerek hedefe gitmesi sürecinde gerçekleşen enerji dönüşümlerini sırasıyla açıklayınız.

   Cevabı göster

   1. Okçu yayı gerdiğinde kollarındaki kimyasal enerji yayda esneklik potansiyel enerjisi olarak depolanır. 2. Yay bırakıldığı anda esneklik potansiyel enerjisi oka kinetik (hareket) enerjisi olarak aktarılır. 3. Ok havada yükselirken kinetik enerjisinin bir kısmı çekim potansiyel enerjisine (hava sürtünmesi varsa bir kısmı da ısı enerjisine) dönüşür.

3. Örnek 3Sürtünmeli bir eğik düzlemin tepesinden serbest bırakılan bir tahta blok aşağı inerken mekanik enerjisi ve toplam enerji nasıl değişir?

   Cevabı göster

   Ortam sürtünmeli olduğu için tahta bloğun sahip olduğu çekim potansiyel enerjisinin bir kısmı harekete (kinetik enerjiye), bir kısmı ise yüzeyle sürtünme sonucunda ısı enerjisine dönüşür. Dolayısıyla bloğun mekanik enerjisi (Ek + Ep) azalır, ancak oluşan ısı enerjisi de dahil edildiğinde toplam enerji değişmez (korunur).

4. Örnek 4Kinetik enerji ile potansiyel enerjinin iki benzer ve iki farklı özelliğini karşılaştırarak yazınız.

   Cevabı göster

   Benzer Özellikleri: (1) İkisi de iş yapabilme yeteneğidir ve birimleri Joule (J)’dür. (2) İkisi de birbirine dönüşebilir ve toplamları mekanik enerjiyi verir. Farklı Özellikleri: (1) Kinetik enerji cismin hareketinden, potansiyel enerji ise konum veya sıkışma/gerilme durumundan kaynaklanır. (2) Kinetik enerji kütle ve sürate bağlıyken, çekim potansiyel enerjisi ağırlık ve yüksekliğe bağlıdır.

5. Örnek 5Bir paraşütçünün uçaktan atladıktan sonra paraşütünü açmasının hava direnci ve kinetik enerji üzerindeki etkisi nedir?

   Cevabı göster

   Paraşüt açıldığında havayla temas eden yüzey alanı çok büyür ve paraşütçüye yukarı yönde etki eden hava direnci (hava sürtünmesi) büyük ölçüde artar. Artan hava direnci paraşütçünün süratini ve kinetik enerjisini azaltarak yere güvenli ve düşük bir süratle inmesini sağlar.

6. Örnek 6Aynı kütleli ve aynı büyüklükteki iki bilyeden biri hava dolu bir cam boruda, diğeri ise su dolu özdeş bir cam boruda serbest bırakılırsa hangisi tabana daha geç ulaşır? Neden?

   Cevabı göster

   Su dolu cam borudaki bilye tabana daha geç ulaşır. Çünkü sıvı tanecikleri gaz taneciklerinden çok daha sık ve yoğun olduğu için su direnci hava direncinden daha büyüktür; bu da sudaki bilyenin hareketini daha fazla yavaşlatır.

Soruları çözün; her cevaptan sonra doğru mu yanlış mı olduğunu hemen göreceksiniz.

1. 1Sürtünmelerin ihmal edildiği bir ortamda ağacın dalından koparak yere doğru düşmekte olan bir elma için aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

   AÇekim potansiyel enerjisi azalırken kinetik enerjisi artar, mekanik enerjisi değişmezBHem çekim potansiyel enerjisi hem de kinetik enerjisi aynı anda artarCKinetik enerjisi azalırken çekim potansiyel enerjisi artar, mekanik enerjisi azalırDÇekim potansiyel enerjisi değişmezken kinetik enerjisi sürekli azalır

2. 2Sıkıştırılmış bir sarmal yayın önüne konulan oyuncak araba serbest bırakıldığında hızla ileri fırlamaktadır. Bu olayda gerçekleşen temel enerji dönüşümü aşağıdakilerden hangisidir?

   AKinetik enerji → Çekim potansiyel enerjisiBEsneklik potansiyel enerjisi → Kinetik enerjiCÇekim potansiyel enerjisi → Esneklik potansiyel enerjisiDIsı enerjisi → Esneklik potansiyel enerjisi

3. 3Aşağıdaki tasarımlardan hangisi hava veya su direncini 'artırmak' amacıyla yapılmıştır?

   AYüksek hızlı trenlerin burun kısmının sivri tasarlanmasıBGemilerin ön gövdesinin 'V' biçiminde inşa edilmesiCYamaç paraşütlerinin geniş kubbe yüzeyine sahip olmasıDYarış otomobillerinin yere yakın ve aerodinamik yapılması

4. 4Yatay ve pürüzlü bir zeminde yuvarlanan futbol topu bir süre sonra yavaşlayarak durmaktadır. Bu süreçte topun kaybettiği kinetik enerjiye ne olmuştur?

   ATamamen yok olarak ortadan kalkmıştırBTopun kütlesini artırarak ağırlığa dönüşmüştürCTopun yerden yüksekliğini artırarak çekim potansiyeline dönüşmüştürDZemin ve havayla sürtünme sonucunda ısı enerjisine dönüşmüştür

5. 5Aşağıdaki ifadelerin doğru (D) ya da yanlış (Y) olduğunu belirleyiniz.

   • Kinetik ve potansiyel enerji birbirine dönüşebilir ve her ikisinin de birimi Joule (J)’dür.DoğruYanlış
   • Sürtünmesiz bir sarkaç düzeneğinde topuz en alt noktadan geçerken çekim potansiyel enerjisi en büyük, kinetik enerjisi sıfırdır.DoğruYanlış
   • Sürtünmeli ortamlarda hareket eden cisimlerin mekanik enerjisi azalsa bile ısı enerjisi dahil edildiğinde toplam enerji korunur.DoğruYanlış
   • Su ortamının yoğunluğu havadan fazla olduğu için su direnci hava direncinden daha büyüktür.DoğruYanlış
   • Göçmen kuşların gökyüzünde 'V' dizilimi oluşturarak uçmaları hava direncini artırmak içindir.DoğruYanlış

6. 6Aşağıdaki kavram ve olayları uygun enerji dönüşümü veya bilimsel açıklamayla eşleştiriniz.

   Soldan bir öğeye, sonra sağdaki eşine dokunun.

   Daldan düşen elmaGerilen sapanla taş atılmasıFren yapan aracın balatalarının ısınmasıHava direnciSu direnci

   Kinetik enerjinin sürtünmeyle ısı enerjisine dönüşmesiÇekim potansiyel enerjisinin kinetik enerjiye dönüşmesiParaşütün güvenli ve düşük süratle yere inmesini sağlayan kuvvetBalıkların mekik şeklindeki kaygan gövdesiyle azaltılan sürtünmeEsneklik potansiyel enerjisinin kinetik enerjiye dönüşmesi

7. 7Aşağıdaki cümlelerde boş bırakılan yerleri uygun kavramlarla tamamlayınız.

   korunumumekaniknükleerçekimhavaısıkütle
   1. Bir cismin sahip olduğu kinetik enerji ile potansiyel enerjisinin toplamına enerji denir.
   2. Enerjinin vardan yok, yoktan var edilemeyeceğini ve toplam miktarının sabit kaldığını belirten ilkeye enerjinin yasası denir.
   3. Yukarı doğru fırlatılan bir top yükselirken kinetik enerjisi azalır, potansiyel enerjisi ise artar.
   4. Sürtünmeli yüzeylerde hareket eden cisimlerin azalan kinetik enerjisi enerjisine dönüşür.
   5. Havada hareket eden bir cismin temas yüzey alanı büyüdükçe cisme etki eden direnci de artar.
   Kontrol et

8. 8Sürtünmesiz bir K-L-M sarkacında K (sol en üst) noktasından serbest bırakılan bilyenin L (en alt) noktasından geçip M (sağ en üst) noktasına ulaşması sürecindeki enerji dönüşümlerini açıklayınız; ortam sürtünmeli olsaydı ne değişeceğini belirtiniz.

   1. ipucunu göster