💡 9. Sınıf Fizik: Enerji konu anlatımı Çözümlü Örnekler

Yapılan işi hesaplamak için aşağıdaki formülü kullanırız:

• İş = Kuvvet × Yol

Verilenler:

• Kuvvet (\(F\)) = 50 N
• Yol (\(x\)) = 4 m

Hesaplama:

• İş (\(W\)) = \(F \times x\)
• İş (\(W\)) = 50 N × 4 m
• İş (\(W\)) = 200 Joule (J)

Öğrenci bu sırada 200 J'luk bir iş yapmıştır. ✅

Potansiyel enerjiyi hesaplamak için şu formül kullanılır:

• Potansiyel Enerji (\(PE\)) = Kütle (\(m\)) × Yerçekimi İvmesi (\(g\)) × Yükseklik (\(h\))

Verilenler:

• Kütle (\(m\)) = 2 kg
• Yerçekimi İvmesi (\(g\)) = 10 \(m/s^2\)
• Yükseklik (\(h\)) = 10 m

Hesaplama:

• Potansiyel Enerji (\(PE\)) = \(m \times g \times h\)
• Potansiyel Enerji (\(PE\)) = 2 kg × 10 \(m/s^2\) × 10 m
• Potansiyel Enerji (\(PE\)) = 200 Joule (J)

Cismin sahip olduğu potansiyel enerji 200 J'dur. ⚡

Bu soruda enerji korunumu ilkesini kullanacağız. Serbest bırakılan cismin sahip olduğu potansiyel enerji, yere çarpmadan önceki kinetik enerjiye dönüşecektir.

• Başlangıçtaki Potansiyel Enerji = Son Kinetik Enerji

Önce başlangıçtaki potansiyel enerjiyi hesaplayalım:

• Potansiyel Enerji (\(PE\)) = Kütle (\(m\)) × Yerçekimi İvmesi (\(g\)) × Yükseklik (\(h\))
• \(PE\) = 4 kg × 10 \(m/s^2\) × 5 m
• \(PE\) = 200 J

Enerji korunumu gereği, yere çarpmadan hemen önceki kinetik enerji de 200 J olacaktır. 💥

Enerjiyi hesaplamak için şu formülü kullanırız:

• Enerji (\(E\)) = Güç (\(P\)) × Zaman (\(t\))

Verilenler:

• Güç (\(P\)) = 1000 Watt (W)
• Zaman (\(t\)) = 5 dakika

Zaman birimini saniyeye çevirmeliyiz:

• \(t\) = 5 dakika × 60 saniye/dakika = 300 saniye

Hesaplama:

• Enerji (\(E\)) = 1000 W × 300 s
• Enerji (\(E\)) = 300.000 Joule (J)

Süpürge 300.000 J'luk enerji harcamıştır. 💡

Bisikletlinin pedallara uyguladığı kuvvet ve bu kuvvetin etkisiyle bisikletin hareket etmesi iş yapıldığı anlamına gelir. Sabit hızla ilerlendiği için bisikletin kinetik enerjisi değişmez. Bu durumda yapılan işin temel amacı şunlardır:

• Hava Direncini Yenmek: Bisiklet hareket ettikçe hava molekülleriyle etkileşime girer ve bir hava direnci oluşur. Yapılan iş, bu direnci yenmek için kullanılır.
• Tekerlek Sürtünmelerini Yenmek: Tekerleklerin yolla arasındaki sürtünme kuvveti de hareketin aleyhine çalışır. Yapılan iş, bu sürtünmeleri de yenmeye yardımcı olur.
• Mekanik Enerjiyi Korumak: Yapılan iş, bisikletin mekanik enerjisinin (kinetik ve potansiyel enerji toplamı) sabit kalmasını sağlar.

Kısacası, sabit hızda yapılan iş, enerjiyi yok etmek yerine, hareketin devamlılığını sağlamak için karşılaşılan engelleri aşmaya harcanır. 💨

Bir sporcu, halter kaldırırken iş yapar. Ancak işin yapılıp yapılmadığını belirleyen temel fiziksel tanım şudur: Kuvvetin uygulanma yönünde alınan yol varsa iş yapılmıştır.

• Halter Kaldırılırken Yapılan İş: Sporcu, halteri yerden kaldırıp belirli bir yüksekliğe çıkardığında, kuvvetin yönünde (yukarı doğru) bir yol aldığı için iş yapar. Bu iş, haltere potansiyel enerji kazandırır.
• Halter Yukarıda Tutulurken Yapılan İş: Sporcu, halteri belirli bir yükseklikte sabit tuttuğu sürece, kuvvet uygular ancak yol almaz (kuvvetin yönünde hareket yoktur). Bu durumda fiziksel anlamda iş yapılmaz. Ancak sporcu kaslarını kullanarak yorulur, bu da biyolojik bir enerji harcamasıdır.

Yapılan iş, enerjinin bir biçimden başka bir biçime dönüşümüdür. Halter kaldırılırken yapılan iş, haltere potansiyel enerji olarak aktarılır. 💪

Önce cisme etki eden kuvvetleri ve net kuvveti bulalım:

• Uygulanan Kuvvet (\(F_{uygulanan}\)) = 20 N
• Sürtünme Kuvveti (\(F_{sürtünme}\)) = Kinetik Sürtünme Katsayısı (\(k\)) × Normal Kuvvet (\(N\))
• Normal Kuvvet (\(N\)), cismin ağırlığına eşittir: \(N = m \times g\)
• \(N\) = 10 kg × 10 \(m/s^2\) = 100 N
• \(F_{sürtünme}\) = 0.2 × 100 N = 20 N

Şimdi net kuvveti hesaplayalım:

• Net Kuvvet (\(F_{net}\)) = \(F_{uygulanan}\) - \(F_{sürtünme}\)
• \(F_{net}\) = 20 N - 20 N = 0 N

Net kuvvet 0 N olduğu için, cisim sabit hızla hareket eder (veya duruyorsa durmaya devam eder). Yapılan işi hesaplayalım:

• Yapılan İş (\(W\)) = Net Kuvvet (\(F_{net}\)) × Yol (\(x\))
• \(W\) = 0 N × 5 m = 0 J

Bu durumda, cisim üzerinde net iş yapılmamıştır. Uygulanan kuvvet sürtünme kuvvetini dengelediği için cismin kinetik enerjisi değişmez. 🤷

Bu soruda enerji korunumu ilkesini kullanacağız. Sürtünmeler ihmal edildiği için, başlangıçtaki potansiyel enerji, kinetik enerjiye dönüşecektir.

• Başlangıçtaki Potansiyel Enerji = Son Kinetik Enerji

Verilenler:

• Potansiyel Enerji (\(PE\)) = 50000 J
• Kütle (\(m\)) = 1000 kg

Kinetik enerji formülü: \(KE = \frac{1}{2} m v^2\) Enerji korunumu gereği:

• \(PE\) = \(KE\)
• 50000 J = \(\frac{1}{2} \times 1000 \, kg \times v^2\)
• 50000 = 500 × \(v^2\)
• \(v^2\) = \(\frac{50000}{500}\)
• \(v^2\) = 100
• \(v\) = \(\sqrt{100}\)
• \(v\) = 10 m/s

Eğer başlangıçta arabanın hızı sıfır ise, yokuş aşağı inerken hızı 10 m/s'ye ulaşır. Bu, arabanın hızının 10 m/s kadar arttığı anlamına gelir. 🚀