🎓 10. Sınıf
📚 10. Sınıf Fizik
💡 10. Sınıf Fizik: İş, Güç, Enerji Çözümlü Örnekler
10. Sınıf Fizik: İş, Güç, Enerji Çözümlü Örnekler
Örnek 1:
Bir cisim, yatay sürtünmesiz bir zeminde \( 20 \) N büyüklüğündeki sabit bir kuvvetin etkisiyle \( 5 \) metre hareket ettiriliyor.
👉 Bu kuvvetin yaptığı iş kaç Joule'dür?
👉 Bu kuvvetin yaptığı iş kaç Joule'dür?
Çözüm:
Bu problemde, kuvvet hareket doğrultusunda uygulandığı için işin temel formülünü kullanacağız.
- 📌 Adım 1: Verilenleri belirleyelim.
- Uygulanan kuvvet \( F = 20 \) N
- Yer değiştirme \( \Delta x = 5 \) m
- 📌 Adım 2: İş formülünü yazalım. \[ W = F \times \Delta x \]
- 📌 Adım 3: Değerleri yerine koyarak işi hesaplayalım. \[ W = 20 \text{ N} \times 5 \text{ m} \] \[ W = 100 \text{ J} \]
Örnek 2:
Kütlesi \( 2 \) kg olan bir cisim, yer çekimi ivmesinin \( g = 10 \) m/s\(^2\) olduğu bir ortamda, yerden \( 3 \) metre yüksekliğe sabit hızla çıkarılıyor.
👉 Bu cismin kazandığı yer çekimi potansiyel enerjisi kaç Joule'dür?
👉 Bu cismin kazandığı yer çekimi potansiyel enerjisi kaç Joule'dür?
Çözüm:
Bir cismin yerden yüksekliği nedeniyle sahip olduğu enerjiye yer çekimi potansiyel enerjisi denir.
- 📌 Adım 1: Verilenleri belirleyelim.
- Cismin kütlesi \( m = 2 \) kg
- Yer çekimi ivmesi \( g = 10 \) m/s\(^2\)
- Yükseklik \( h = 3 \) m
- 📌 Adım 2: Yer çekimi potansiyel enerji formülünü hatırlayalım. \[ E_p = m \times g \times h \]
- 📌 Adım 3: Değerleri formülde yerine koyalım. \[ E_p = 2 \text{ kg} \times 10 \text{ m/s}^2 \times 3 \text{ m} \] \[ E_p = 60 \text{ J} \]
Örnek 3:
Kütlesi \( 4 \) kg olan bir araç, yatay yolda \( 5 \) m/s sabit hızla hareket etmektedir.
👉 Bu aracın kinetik enerjisi kaç Joule'dür?
👉 Bu aracın kinetik enerjisi kaç Joule'dür?
Çözüm:
Hareket eden cisimlerin sahip olduğu enerjiye kinetik enerji denir.
- 📌 Adım 1: Verilen değerleri listeleyelim.
- Aracın kütlesi \( m = 4 \) kg
- Aracın hızı \( v = 5 \) m/s
- 📌 Adım 2: Kinetik enerji formülünü yazalım. \[ E_k = \frac{1}{2} m v^2 \]
- 📌 Adım 3: Değerleri yerine koyarak kinetik enerjiyi hesaplayalım. \[ E_k = \frac{1}{2} \times 4 \text{ kg} \times (5 \text{ m/s})^2 \] \[ E_k = \frac{1}{2} \times 4 \times 25 \] \[ E_k = 2 \times 25 \] \[ E_k = 50 \text{ J} \]
Örnek 4:
Durgun haldeki \( 5 \) kg kütleli bir cisme, yatay sürtünmesiz bir zeminde \( 10 \) N büyüklüğünde sabit bir kuvvet \( 4 \) saniye boyunca etki ediyor.
💡 Bu süre sonunda cismin kazandığı kinetik enerji kaç Joule olur?
💡 Bu süre sonunda cismin kazandığı kinetik enerji kaç Joule olur?
Çözüm:
Bu problemde, kuvvetin yaptığı işin cismin kinetik enerjisindeki değişime eşit olduğu iş-enerji teoremini kullanacağız.
- 📌 Adım 1: Cismin kuvvetin etkisiyle kazandığı ivmeyi hesaplayalım. (Newton'un ikinci yasası \( F = m \times a \)) \[ a = \frac{F}{m} = \frac{10 \text{ N}}{5 \text{ kg}} = 2 \text{ m/s}^2 \]
- 📌 Adım 2: Cismin \( 4 \) saniye sonraki hızını hesaplayalım. (Durgun halden başladığı için \( v_0 = 0 \)) \[ v = v_0 + a \times t \] \[ v = 0 + 2 \text{ m/s}^2 \times 4 \text{ s} \] \[ v = 8 \text{ m/s} \]
- 📌 Adım 3: Cismin kazandığı kinetik enerjiyi hesaplayalım. \[ E_k = \frac{1}{2} m v^2 \] \[ E_k = \frac{1}{2} \times 5 \text{ kg} \times (8 \text{ m/s})^2 \] \[ E_k = \frac{1}{2} \times 5 \times 64 \] \[ E_k = 5 \times 32 \] \[ E_k = 160 \text{ J} \]
Örnek 5:
Bir işçi, her biri \( 20 \) kg kütleli \( 15 \) adet tuğlayı, yerden \( 2 \) metre yüksekliğindeki bir rafa \( 100 \) saniyede taşıyor. Yer çekimi ivmesini \( g = 10 \) m/s\(^2\) alarak, işçinin bu işi yaparken harcadığı ortalama gücü hesaplayınız.
Çözüm:
Bu problemde işçinin yaptığı toplam işi ve bu işi yapma süresini kullanarak ortalama gücü bulacağız.
- 📌 Adım 1: Bir tuğlanın kazandığı potansiyel enerjiyi (yani işçinin bir tuğla için yaptığı işi) hesaplayalım. \[ W_{bir\_tuğla} = m \times g \times h \] \[ W_{bir\_tuğla} = 20 \text{ kg} \times 10 \text{ m/s}^2 \times 2 \text{ m} \] \[ W_{bir\_tuğla} = 400 \text{ J} \]
- 📌 Adım 2: Toplam tuğla sayısı için yapılan toplam işi hesaplayalım. \[ W_{toplam} = W_{bir\_tuğla} \times \text{Tuğla Sayısı} \] \[ W_{toplam} = 400 \text{ J} \times 15 \] \[ W_{toplam} = 6000 \text{ J} \]
- 📌 Adım 3: İşçinin harcadığı ortalama gücü hesaplayalım. \[ P = \frac{W_{toplam}}{t} \] \[ P = \frac{6000 \text{ J}}{100 \text{ s}} \] \[ P = 60 \text{ W} \]
Örnek 6:
Sürtünmelerin ihmal edildiği bir ortamda, \( 2 \) kg kütleli bir top, yerden \( 5 \) metre yükseklikten serbest bırakılıyor. Yer çekimi ivmesi \( g = 10 \) m/s\(^2\) olduğuna göre,
👉 Top yere çarpmadan hemen önceki hızı kaç m/s olur?
👉 Top yere çarpmadan hemen önceki hızı kaç m/s olur?
Çözüm:
Sürtünmesiz ortamda mekanik enerji korunur. Yani, topun başlangıçtaki potansiyel enerjisi, yere çarpmadan hemen önceki kinetik enerjisine dönüşecektir.
- 📌 Adım 1: Başlangıçtaki potansiyel enerjiyi hesaplayalım. (Serbest bırakıldığı için başlangıç kinetik enerjisi sıfırdır.) \[ E_{p, ilk} = m \times g \times h \] \[ E_{p, ilk} = 2 \text{ kg} \times 10 \text{ m/s}^2 \times 5 \text{ m} \] \[ E_{p, ilk} = 100 \text{ J} \]
- 📌 Adım 2: Enerji korunumu prensibini uygulayalım. Top yere çarptığında yüksekliği \( h = 0 \) olacağı için potansiyel enerjisi sıfır olur. Tüm potansiyel enerji kinetik enerjiye dönüşür. \[ E_{mekanik, ilk} = E_{mekanik, son} \] \[ E_{p, ilk} + E_{k, ilk} = E_{p, son} + E_{k, son} \] \[ 100 \text{ J} + 0 = 0 + E_{k, son} \] \[ E_{k, son} = 100 \text{ J} \]
- 📌 Adım 3: Yere çarpmadan önceki hızı kinetik enerji formülünden bulalım. \[ E_{k, son} = \frac{1}{2} m v^2 \] \[ 100 \text{ J} = \frac{1}{2} \times 2 \text{ kg} \times v^2 \] \[ 100 = v^2 \] \[ v = \sqrt{100} \] \[ v = 10 \text{ m/s} \]
Örnek 7:
Bir elektrik motoru \( 500 \) Joule enerji harcayarak \( 400 \) Joule iş yapmaktadır.
👉 Bu motorun verimi yüzde kaçtır?
👉 Bu motorun verimi yüzde kaçtır?
Çözüm:
Verim, bir sistemin harcadığı enerjiye karşılık ne kadar iş yaptığının veya ne kadar faydalı enerji ürettiğinin bir ölçüsüdür.
- 📌 Adım 1: Verilen değerleri belirleyelim.
- Harcanan enerji (verilen enerji) \( E_{verilen} = 500 \) J
- Yapılan iş (alınan enerji) \( W_{alınan} = 400 \) J
- 📌 Adım 2: Verim formülünü hatırlayalım. \[ \text{Verim} = \frac{\text{Alınan enerji/iş}}{\text{Verilen enerji/iş}} \times 100% \]
- 📌 Adım 3: Değerleri formülde yerine koyalım. \[ \text{Verim} = \frac{400 \text{ J}}{500 \text{ J}} \times 100% \] \[ \text{Verim} = \frac{4}{5} \times 100% \] \[ \text{Verim} = 0.8 \times 100% \] \[ \text{Verim} = 80% \]
Örnek 8:
Bir marangoz, \( 100 \) N'luk bir tahta parçasını, eğimli bir düzlem boyunca \( 5 \) metre çekerek \( 3 \) metre yüksekliğe çıkarıyor.
Bu işlemde sürtünme kuvveti ihmal edildiğine göre,
👉 Marangozun yaptığı iş kaç Joule'dür?
Bu işlemde sürtünme kuvveti ihmal edildiğine göre,
👉 Marangozun yaptığı iş kaç Joule'dür?
Çözüm:
Bu durumda marangozun yaptığı iş, tahta parçasının kazandığı potansiyel enerjiye eşittir çünkü sürtünme ihmal edilmiştir ve sabit hızla çıkarıldığı varsayılır (kinetik enerji değişimi yok). Tahta parçasının ağırlığı (kuvveti) ve çıkarıldığı yükseklik önemlidir.
- 📌 Adım 1: Verilenleri belirleyelim.
- Tahta parçasının ağırlığı (yani yer çekimi kuvveti) \( F_g = 100 \) N
- Çıkarıldığı yükseklik \( h = 3 \) m
- (Eğimli düzlemdeki \( 5 \) metrelik yol, sürtünmesiz ortamda iş hesabında doğrudan kullanılmaz, çünkü önemli olan dikey yer değiştirmedir.)
- 📌 Adım 2: Marangozun yaptığı iş, tahta parçasının kazandığı potansiyel enerjiye eşittir. \[ W = E_p = F_g \times h \]
- 📌 Adım 3: Değerleri formülde yerine koyarak işi hesaplayalım. \[ W = 100 \text{ N} \times 3 \text{ m} \] \[ W = 300 \text{ J} \]
Daha Fazla Soru ve İçerik İçin QR Kodu Okutun
https://www.eokultv.com/atolye/10-sinif-fizik-is-guc-enerji/sorular