Enerji, iş yapabilme kapasitesidir ve evrendeki her şeyin temelini oluşturur. Enerji farklı biçimlerde bulunur ve bir biçimden diğerine dönüştürülebilir. Bu dönüşüm sırasında toplam enerji miktarı değişmez; bu ilkeye enerjinin korunumu yasası denir. Enerjinin başlıca biçimlerinden biri, bir cismin konumu ve hareketinden kaynaklanan Mekanik Enerji‘dir. Mekanik enerji, hareketten kaynaklanan Kinetik Enerji ($E_k = \frac{1}{2}mv^2$) ve depolanmış enerjiden (konum veya durumdan dolayı) kaynaklanan Potansiyel Enerji olmak üzere ikiye ayrılır. Potansiyel enerjiye örnek olarak, bir cismin yüksekliğinden dolayı sahip olduğu Yerçekimi Potansiyel Enerjisi ($E_p = mgh$) ve sıkıştırılmış veya gerilmiş bir yayın sahip olduğu Esneklik Potansiyel Enerjisi ($E_e = \frac{1}{2}kx^2$) verilebilir. Mekanik enerjinin yanı sıra, ısı, ışık, elektrik, kimyasal ve nükleer enerji gibi başka enerji türleri de bulunur. Bu test, farklı enerji biçimlerini, hesaplamalarını ve birbirleriyle olan ilişkilerini anlamanıza yardımcı olacaktır.

---

Çözümlü Örnek Test Soruları

---

Soru 1:

Kütlesi 2 kg olan bir cisim 10 m/s hızla hareket etmektedir. Bu cismin kinetik enerjisi kaç Joule’dür?

A) 50
B) 75
C) 100
D) 150
E) 200

Çözüm:
Kinetik enerji formülü ($E_k = \frac{1}{2}mv^2$) kullanılır.
$E_k = \frac{1}{2} \cdot 2 \text{ kg} \cdot (10 \text{ m/s})^2 = 1 \cdot 100 = 100$ J.
Doğru cevap C şıkkıdır.

---

Soru 2:

Yerden 5 metre yükseklikte duran 4 kg kütleli bir cismin yerçekimi potansiyel enerjisi kaç Joule’dür? (g = 10 m/s²)

A) 20
B) 50
C) 100
D) 200
E) 400

Çözüm:
Yerçekimi potansiyel enerjisi formülü ($E_p = mgh$) kullanılır.
$E_p = 4 \text{ kg} \cdot 10 \text{ m/s}^2 \cdot 5 \text{ m} = 200$ J.
Doğru cevap D şıkkıdır.

---

Soru 3:

Bir yaya 20 N kuvvet uygulandığında 0.1 metre sıkışıyor. Bu yayda depolanan esneklik potansiyel enerjisi kaç Joule’dür?

A) 0.5
B) 1
C) 1.5
D) 2
E) 2.5

Çözüm:
Önce yay sabitini ($k$) bulalım: $F = kx \Rightarrow 20 \text{ N} = k \cdot 0.1 \text{ m} \Rightarrow k = 200$ N/m.
Esneklik potansiyel enerjisi formülü ($E_e = \frac{1}{2}kx^2$) kullanılır.
$E_e = \frac{1}{2} \cdot 200 \cdot (0.1)^2 = 100 \cdot 0.01 = 1$ J.
Doğru cevap B şıkkıdır.

---

Soru 4:

Sürtünmesiz bir ortamda, yerden dikey olarak yukarı atılan bir cismin kinetik enerjisi nasıl değişir?

A) Sürekli artar.
B) Sürekli azalır.
C) Önce azalır, sonra artar.
D) Önce artar, sonra azalır.
E) Sabit kalır.

Çözüm:
Cisim yukarı çıkarken yerçekimi kuvveti hareket yönüne zıt olduğu için cismi yavaşlatır. Bu durum, kinetik enerjisinin azaldığı anlamına gelir. En tepe noktasına ulaştıktan sonra cisim düşmeye başlar ve hızı artar, bu da kinetik enerjisinin arttığı anlamına gelir.
Doğru cevap C şıkkıdır.

---

Soru 5:

Aşağıdaki enerji dönüşümlerinden hangisi yanlıştır?

A) Rüzgar türbini: Rüzgar enerjisi → Elektrik enerjisi
B) Ampul: Elektrik enerjisi → Işık ve ısı enerjisi
C) Yanan bir odun: Kimyasal enerji → Isı ve ışık enerjisi
D) Şarj edilen batarya: Elektrik enerjisi → Kimyasal enerji
E) Baraj: Potansiyel enerji → Kinetik enerji → Kimyasal enerji

Çözüm:
Barajda suyun potansiyel enerjisi, aşağı akarken kinetik enerjiye dönüşür ve bu kinetik enerji türbinleri döndürerek elektrik enerjisi üretir. Kimyasal enerjiye bir dönüşüm olmaz.
Doğru cevap E şıkkıdır.

---

Soru 6:

Sürtünmesiz ortamda yerden 45 metre yükseklikten serbest bırakılan bir cismin yere çarptığı andaki kinetik enerjisi, başlangıçtaki potansiyel enerjisine göre nasıldır?

A) Daha azdır.
B) Daha fazladır.
C) Eşittir.
D) Kütleye bağlıdır.
E) Hıza bağlıdır.

Çözüm:
Enerjinin korunumu ilkesine göre, sürtünme yoksa bir cismin toplam mekanik enerjisi sabit kalır. Serbest bırakıldığında sadece potansiyel enerjisi varken, yere çarptığında bu enerji tamamen kinetik enerjiye dönüşür. Bu nedenle yere çarptığı andaki kinetik enerjisi, başlangıçtaki potansiyel enerjisine eşittir.
Doğru cevap C şıkkıdır.

---

Soru 7:

Bir cismin kinetik enerjisi, hızı iki katına çıkarıldığında kaç katına çıkar?

A) 1.5
B) 2
C) 3
D) 4
E) 8

Çözüm:
Kinetik enerji formülü ($E_k = \frac{1}{2}mv^2$) incelendiğinde, hızın karesiyle doğru orantılı olduğu görülür. Hız 2v olursa, kinetik enerji $\frac{1}{2}m(2v)^2 = \frac{1}{2}m(4v^2) = 4 \cdot (\frac{1}{2}mv^2)$ olur. Yani 4 katına çıkar.
Doğru cevap D şıkkıdır.

---

Soru 8:

Aşağıdaki durumlardan hangisinde yerçekimi potansiyel enerjisi değişimi sıfırdır?

A) Merdiven çıkan bir insan.
B) Rampadan aşağı kayan bir çocuk.
C) Düz bir yolda bisiklet süren birisi.
D) Yukarı fırlatılan bir top.
E) Bir halatla yukarı çekilen bir sandık.

Çözüm:
Yerçekimi potansiyel enerjisi değişimi, cismin düşeyde aldığı yola (yükseklik değişimine) bağlıdır. Düz bir yolda bisiklet süren birisi düşeyde konum değiştirmediği için potansiyel enerjisi değişmez.
Doğru cevap C şıkkıdır.

---

Soru 9:

Kütlesi 5 kg olan bir cismin 10 metre yükseklikteki potansiyel enerjisi, yere çarptığı andaki kinetik enerjisine dönüşüyor. Yere çarpma hızı kaç m/s’dir? (g = 10 m/s²)

A) 5
B) 10
C) 15
D) 20
E) 25

Çözüm:
Enerji korunumu: $E_{p,ilk} = E_{k,son} \Rightarrow mgh = \frac{1}{2}mv^2$.
$gh = \frac{1}{2}v^2 \Rightarrow (10)(10) = \frac{1}{2}v^2 \Rightarrow 100 = \frac{1}{2}v^2 \Rightarrow v^2 = 200$.
$v = \sqrt{200} \approx 14.14$.
Doğru cevap C şıkkıdır.

---

Soru 10:

Bir cisme uygulanan kuvvetin yaptığı iş ile cismin kazandığı enerji arasındaki ilişkiyi açıklayan teorem hangisidir?

A) Enerjinin Korunumu
B) İş-Güç Teoremi
C) Enerjinin Korunumu ve Dönüşümü
D) İş-Enerji Teoremi
E) Newton’un Üçüncü Yasası

Çözüm:
İş-Enerji Teoremi, bir cisme yapılan net işin, cismin kinetik enerjisindeki değişime eşit olduğunu söyler.
Doğru cevap D şıkkıdır.

---

Soru 11:

Kinetik enerjinin kütle ve hızdan hangisiyle daha çok ilişkili olduğunu gösteren deneyin amacı nedir?

A) Hızın kinetik enerjiye etkisini gözlemlemek.
B) Kütlenin kinetik enerjiye etkisini gözlemlemek.
C) Her iki değişkenin de kinetik enerjiye etkisini incelemek.
D) Enerjinin korunumu yasasını test etmek.
E) Hızın karesiyle doğru orantılı olduğunu göstermek.

Çözüm:
Kinetik enerji formülü ($E_k = \frac{1}{2}mv^2$) hızın karesine bağımlı olduğu için, hızdaki küçük bir değişim bile enerjide büyük bir değişime yol açar. Bu, hızın kinetik enerji için kütleden daha baskın bir faktör olduğunu gösterir.
Doğru cevap E şıkkıdır.

---

Soru 12:

Bir sarkaç en yüksek konumdayken hangi enerjiye sahiptir?

A) Yalnızca kinetik enerji
B) Yalnızca potansiyel enerji
C) Hem kinetik hem potansiyel enerji
D) Yalnızca ısı enerjisi
E) Mekanik enerjisi sıfırdır.

Çözüm:
Bir sarkaç en yüksek konumdayken anlık olarak durur, bu nedenle kinetik enerjisi sıfırdır. Bu noktada, yerden en yüksekte olduğu için sahip olduğu tüm mekanik enerji potansiyel enerjidir.
Doğru cevap B şıkkıdır.

---

Soru 13:

Aşağıdakilerden hangisi bir potansiyel enerji türü değildir?

A) Yerçekimi potansiyel enerjisi
B) Esneklik potansiyel enerjisi
C) Kimyasal potansiyel enerji
D) Kinetik enerji
E) Elektriksel potansiyel enerji

Çözüm:
Kinetik enerji, bir cismin hareketinden dolayı sahip olduğu enerjidir. Potansiyel enerji ise bir cismin konumundan veya durumundan dolayı depoladığı enerjidir. Dolayısıyla, kinetik enerji bir potansiyel enerji türü değildir.
Doğru cevap D şıkkıdır.

---

Soru 14:

Bir cisim, ilk kinetik enerjisinin 4 katına çıkması için ne yapılmalıdır?

A) Kütlesi 4 katına çıkarılmalıdır.
B) Hızı 4 katına çıkarılmalıdır.
C) Hızı 2 katına çıkarılmalıdır.
D) Kütlesi 2 katına çıkarılmalıdır.
E) Üzerinde 4 kat fazla iş yapılmalıdır.

Çözüm:
Kinetik enerji hıza bağlıdır ve hızın karesiyle doğru orantılıdır. Enerjiyi 4 katına çıkarmak için hızın $\sqrt{4} = 2$ katına çıkarılması gerekir.
Doğru cevap C şıkkıdır.

---

Soru 15:

Bir topun, yerden yukarı doğru atılmasında enerjinin dönüşümü nasıl gerçekleşir?

A) Kinetik → Isı → Kinetik
B) Potansiyel → Kinetik → Potansiyel
C) Kinetik → Potansiyel → Kinetik
D) Potansiyel → Kinetik
E) Kinetik → Potansiyel

Çözüm:
Top, yukarı atıldığında hızından dolayı kinetik enerjiye sahiptir. Yükseldikçe hızı azalır ve kinetik enerjisi yerçekimi potansiyel enerjisine dönüşür. En tepe noktada sadece potansiyel enerjisi vardır. Aşağıya doğru düşerken potansiyel enerjisi tekrar kinetik enerjiye dönüşür.
Doğru cevap C şıkkıdır.