Verilen soruyu adım adım inceleyelim:
- Giriş: Cisim A noktasından serbest bırakılıyor ve C noktasına kadar çıkabiliyor. Şekilde A noktasının yüksekliği C noktasının yüksekliğinden daha fazladır ($h_A > h_C$).
- Mekanik Enerji Kavramı: Mekanik enerji, kinetik enerji ($E_k = \frac{1}{2}mv^2$) ve potansiyel enerji ($E_p = mgh$) toplamıdır. Sürtünmesiz ortamlarda mekanik enerji korunur. Sürtünmeli ortamlarda ise mekanik enerji korunmaz, bir kısmı ısı enerjisine dönüşür.
- A Noktasındaki Enerji: Cisim A noktasından serbest bırakıldığı için ilk hızı sıfırdır ($v_A = 0$). Bu nedenle A noktasındaki kinetik enerjisi sıfırdır. Mekanik enerjisi tamamen potansiyel enerjidir: $E_{mekanik, A} = mgh_A$.
- C Noktasındaki Enerji: Cisim C noktasına kadar çıkabilmektedir. Bu genellikle cismin C noktasında anlık olarak durduğu veya hızının sıfıra yaklaştığı anlamına gelir. Eğer C noktasında duruyorsa, kinetik enerjisi sıfırdır ve mekanik enerjisi $E_{mekanik, C} = mgh_C$ olur.
- A ve C Noktaları Arasındaki Karşılaştırma: Şekilden açıkça görüldüğü üzere, C noktasının yüksekliği A noktasının yüksekliğinden daha azdır ($h_C < h_A$). Eğer cisim C noktasında duruyorsa, $E_{mekanik, C} = mgh_C < mgh_A = E_{mekanik, A}$ olur. Bu durum, cismin A noktasından C noktasına gelirken mekanik enerjisinin bir kısmını kaybettiğini gösterir.
Şimdi seçenekleri değerlendirelim:
- A) Cismin sahip olduğu mekanik enerji korunmuştur.
Yukarıdaki analize göre, $h_C < h_A$ olduğu için cisim C noktasına kadar çıkabildiğinde (veya orada durduğunda) başlangıçtaki potansiyel enerjisinin tamamına sahip olamaz. Bu da mekanik enerjinin korunduğu anlamına gelmez, aksine mekanik enerji kaybı olduğunu gösterir. Dolayısıyla bu ifade yanlıştır.
- B) Sistem sürtünmelidir.
Mekanik enerji kaybı, genellikle sürtünme gibi korunumsuz kuvvetlerin varlığından kaynaklanır. Cisim başlangıç yüksekliğine ulaşamadığına göre, sistemde sürtünme kuvvetleri mevcuttur. Bu ifade doğrudur.
- C) Cismin hareketi sırasında ısı açığa çıkmıştır.
Sürtünme kuvvetleri iş yaptığında, mekanik enerji ısı enerjisine dönüşür. Sistem sürtünmeli olduğuna göre, hareket sırasında ısı açığa çıkmıştır. Bu ifade doğrudur.
- D) Cisim B noktasından C noktasına çıkarken yavaşlamıştır.
Cisim B noktasından C noktasına doğru hareket ederken yüksekliği artar, yani potansiyel enerjisi artar. Mekanik enerji korunmadığı (kayıp olduğu) için, potansiyel enerjideki artış kinetik enerjideki azalmadan daha az olamaz. Dolayısıyla kinetik enerjisi azalır ve cisim yavaşlar. Bu ifade doğrudur.
Sonuç olarak, cismin A noktasından C noktasına ulaşması ve $h_C < h_A$ olması, mekanik enerjinin korunmadığını gösterir. Bu nedenle A seçeneğindeki ifade yanlıştır.
Cevap A seçeneğidir.