🎓 10. Sınıf
📚 10. Sınıf Fizik
💡 10. Sınıf Fizik: İş Güç Enerji Çözümlü Örnekler
10. Sınıf Fizik: İş Güç Enerji Çözümlü Örnekler
Örnek 1:
Yatay ve sürtünmesiz bir yolda durmakta olan 2 kg kütleli bir cisme, yola paralel ve sabit 10 N büyüklüğünde bir kuvvet uygulanarak cisim 5 metre hareket ettiriliyor.
Buna göre, kuvvetin cisim üzerinde yaptığı iş kaç Joule'dür? 🤔
Buna göre, kuvvetin cisim üzerinde yaptığı iş kaç Joule'dür? 🤔
Çözüm:
Bu problemde, kuvvetin yaptığı işi hesaplayacağız. İş, uygulanan kuvvet ile yer değiştirmenin çarpımıdır. Kuvvet ve yer değiştirme aynı yönde olduğu için formülümüz basittir.
- 📌 Verilenler:
- Kuvvet \( F = 10 \) N
- Yer değiştirme \( \Delta x = 5 \) m
- Kütle \( m = 2 \) kg (Bu bilgiyi iş hesaplamasında kullanmayacağız, dikkat dağıtıcıdır.)
- 📝 İşin Formülü:
- İş \( W = F \cdot \Delta x \)
- 🔢 Hesaplama:
- \( W = 10 \, N \cdot 5 \, m \)
- \( W = 50 \) Joule
- ✅ Sonuç:
- Kuvvetin cisim üzerinde yaptığı iş 50 Joule'dür.
Örnek 2:
Bir işçi, 300 J'lük bir işi 15 saniyede tamamlamaktadır.
Buna göre, işçinin bu işi yaparken harcadığı güç kaç Watt'tır? ⚙️
Buna göre, işçinin bu işi yaparken harcadığı güç kaç Watt'tır? ⚙️
Çözüm:
Bu problemde, işçinin harcadığı gücü hesaplayacağız. Güç, birim zamanda yapılan iş miktarıdır.
- 📌 Verilenler:
- Yapılan iş \( W = 300 \) J
- Geçen süre \( \Delta t = 15 \) s
- 📝 Gücün Formülü:
- Güç \( P = \frac{W}{\Delta t} \)
- 🔢 Hesaplama:
- \( P = \frac{300 \, J}{15 \, s} \)
- \( P = 20 \) Watt
- ✅ Sonuç:
- İşçinin harcadığı güç 20 Watt'tır.
Örnek 3:
Yatay bir yolda 4 m/s hızla hareket eden 5 kg kütleli bir aracın kinetik enerjisi kaç Joule'dür? 🚀
Çözüm:
Bu problemde, hareket halindeki bir cismin kinetik enerjisini hesaplayacağız. Kinetik enerji, cismin kütlesi ve hızının karesiyle doğru orantılıdır.
- 📌 Verilenler:
- Kütle \( m = 5 \) kg
- Hız \( v = 4 \) m/s
- 📝 Kinetik Enerjinin Formülü:
- Kinetik Enerji \( E_k = \frac{1}{2} m v^2 \)
- 🔢 Hesaplama:
- \( E_k = \frac{1}{2} \cdot 5 \, kg \cdot (4 \, m/s)^2 \)
- \( E_k = \frac{1}{2} \cdot 5 \cdot 16 \)
- \( E_k = 5 \cdot 8 \)
- \( E_k = 40 \) Joule
- ✅ Sonuç:
- Aracın kinetik enerjisi 40 Joule'dür.
Örnek 4:
Yer seviyesinden 3 metre yükseklikte bulunan 10 kg kütleli bir taşın yer çekimi potansiyel enerjisi kaç Joule'dür? (Yer çekimi ivmesini \( g = 10 \, m/s^2 \) alınız.) ⛰️
Çözüm:
Bu problemde, bir cismin konumundan dolayı sahip olduğu yer çekimi potansiyel enerjisini hesaplayacağız. Potansiyel enerji, cismin kütlesi, yer çekimi ivmesi ve yüksekliğiyle doğru orantılıdır.
- 📌 Verilenler:
- Kütle \( m = 10 \) kg
- Yükseklik \( h = 3 \) m
- Yer çekimi ivmesi \( g = 10 \) m/s\(^2\)
- 📝 Yer Çekimi Potansiyel Enerjisinin Formülü:
- Potansiyel Enerji \( E_p = mgh \)
- 🔢 Hesaplama:
- \( E_p = 10 \, kg \cdot 10 \, m/s^2 \cdot 3 \, m \)
- \( E_p = 300 \) Joule
- ✅ Sonuç:
- Taşın yer çekimi potansiyel enerjisi 300 Joule'dür.
Örnek 5:
Sürtünmesiz bir ortamda, yerden 5 metre yükseklikten serbest bırakılan 2 kg kütleli bir top yere çarpmadan hemen önceki hızı kaç m/s olur? (Yer çekimi ivmesini \( g = 10 \, m/s^2 \) alınız.) ⚽
Çözüm:
Bu problemde, sürtünmesiz ortamda enerjinin korunumunu kullanarak topun yere çarpmadan önceki hızını bulacağız. Top başlangıçta sadece potansiyel enerjiye sahipken, yere çarpmadan hemen önce tüm potansiyel enerjisi kinetik enerjiye dönüşecektir.
- 📌 Verilenler:
- Kütle \( m = 2 \) kg
- Başlangıç yüksekliği \( h = 5 \) m
- Yer çekimi ivmesi \( g = 10 \) m/s\(^2\)
- 📝 Enerjinin Korunumu İlkesi:
- Başlangıçtaki potansiyel enerji = Son kinetik enerji
- \( E_{p,başlangıç} = E_{k,son} \)
- \( mgh = \frac{1}{2} m v^2 \)
- 🔢 Hesaplama:
- Denklemdeki kütleler \( m \) sadeleşir: \( gh = \frac{1}{2} v^2 \)
- \( 10 \, m/s^2 \cdot 5 \, m = \frac{1}{2} v^2 \)
- \( 50 = \frac{1}{2} v^2 \)
- \( 100 = v^2 \)
- \( v = \sqrt{100} \)
- \( v = 10 \) m/s
- ✅ Sonuç:
- Topun yere çarpmadan hemen önceki hızı 10 m/s olur.
Örnek 6:
Bir lunaparktaki oyuncak tren, 1000 J kinetik enerjiyle yatay bir yola giriyor. Tren, yol üzerindeki 5 metrelik sürtünmeli bir bölgeden geçerken sürtünme kuvveti 80 N'dir.
Bu sürtünmeli bölgeden çıktıktan sonra trenin kinetik enerjisi kaç Joule olur? (Trenin kütlesi önemsizdir, sadece enerji değişimi soruluyor.) 🎢
Bu sürtünmeli bölgeden çıktıktan sonra trenin kinetik enerjisi kaç Joule olur? (Trenin kütlesi önemsizdir, sadece enerji değişimi soruluyor.) 🎢
Çözüm:
Bu problemde, sürtünme kuvvetinin yaptığı işin trenin kinetik enerjisini nasıl azalttığını bulacağız. Sürtünme kuvveti, hareket yönüne zıt yönde iş yaparak enerji kaybına neden olur.
- 📌 Verilenler:
- Başlangıç kinetik enerjisi \( E_{k,başlangıç} = 1000 \) J
- Sürtünme kuvveti \( F_{sürtünme} = 80 \) N
- Sürtünmeli yolun uzunluğu \( \Delta x = 5 \) m
- 📝 Sürtünme Kuvvetinin Yaptığı İş:
- Sürtünme kuvvetinin yaptığı iş, enerji kaybı olarak düşünülür ve \( W_{sürtünme} = F_{sürtünme} \cdot \Delta x \) formülüyle hesaplanır. Bu iş, kinetik enerjiyi azaltır.
- 🔢 Hesaplama:
- Sürtünme kuvvetinin yaptığı iş: \( W_{sürtünme} = 80 \, N \cdot 5 \, m \)
- \( W_{sürtünme} = 400 \) J
- Bu 400 J enerji, sürtünme nedeniyle ısıya dönüşerek trenin kinetik enerjisinden azalır.
- Trenin son kinetik enerjisi: \( E_{k,son} = E_{k,başlangıç} - W_{sürtünme} \)
- \( E_{k,son} = 1000 \, J - 400 \, J \)
- \( E_{k,son} = 600 \) J
- ✅ Sonuç:
- Sürtünmeli bölgeden çıktıktan sonra trenin kinetik enerjisi 600 Joule olur.
Örnek 7:
Bir elektrikli süpürge, 1200 J elektrik enerjisi harcayarak 900 J'lük temizlik işi yapmaktadır.
Buna göre, bu elektrikli süpürgenin verimi yüzde kaç (%) olarak ifade edilir? 🧹
Buna göre, bu elektrikli süpürgenin verimi yüzde kaç (%) olarak ifade edilir? 🧹
Çözüm:
Bu problemde, bir cihazın verimini hesaplayacağız. Verim, bir sistemden alınan faydalı işin, sisteme verilen enerjiye oranıdır.
- 📌 Verilenler:
- Verilen enerji (giriş) \( E_{giren} = 1200 \) J
- Alınan faydalı iş (çıkış) \( W_{çıkan} = 900 \) J
- 📝 Verimin Formülü:
- Verim \( \eta = \frac{\text{Alınan Faydalı İş}}{\text{Verilen Toplam Enerji}} \times 100% \)
- 🔢 Hesaplama:
- \( \eta = \frac{900 \, J}{1200 \, J} \times 100% \)
- \( \eta = \frac{9}{12} \times 100% \)
- \( \eta = \frac{3}{4} \times 100% \)
- \( \eta = 0.75 \times 100% \)
- \( \eta = 75% \)
- ✅ Sonuç:
- Elektrikli süpürgenin verimi %75'tir. Bu, enerjinin %25'inin ısı veya ses gibi faydasız enerjiye dönüştüğü anlamına gelir.
Örnek 8:
Bir inşaat işçisi, 15 kg'lık bir çimento torbasını yerden sabit hızla 4 metre yüksekliğe 10 saniyede çıkarıyor.
Buna göre, işçinin bu işlem sırasında harcadığı güç kaç Watt'tır? (Yer çekimi ivmesini \( g = 10 \, m/s^2 \) alınız.) 👷♂️
Buna göre, işçinin bu işlem sırasında harcadığı güç kaç Watt'tır? (Yer çekimi ivmesini \( g = 10 \, m/s^2 \) alınız.) 👷♂️
Çözüm:
Bu problemde, işçinin çimento torbasını yukarı çıkarırken yaptığı işi ve bu işi yaparken harcadığı gücü hesaplayacağız. Sabit hızla yukarı çıkarıldığı için, işçinin yaptığı iş çimento torbasının kazandığı potansiyel enerjiye eşittir.
- 📌 Verilenler:
- Kütle \( m = 15 \) kg
- Yükseklik \( h = 4 \) m
- Süre \( \Delta t = 10 \) s
- Yer çekimi ivmesi \( g = 10 \) m/s\(^2\)
- 📝 Adım 1: Yapılan İşi (Kazanılan Potansiyel Enerjiyi) Hesaplama
- İş \( W = E_p = mgh \)
- \( W = 15 \, kg \cdot 10 \, m/s^2 \cdot 4 \, m \)
- \( W = 600 \) J
- 📝 Adım 2: Harcanan Gücü Hesaplama
- Güç \( P = \frac{W}{\Delta t} \)
- \( P = \frac{600 \, J}{10 \, s} \)
- \( P = 60 \) Watt
- ✅ Sonuç:
- İşçinin çimento torbasını çıkarırken harcadığı güç 60 Watt'tır.
Daha Fazla Soru ve İçerik İçin QR Kodu Okutun
https://www.eokultv.com/atolye/10-sinif-fizik-i-s-guc-enerji/sorular