Bu soruda, sürtünmeli bir pistte hareket eden kaykaycının enerji değişimleri incelenmektedir. Sürtünme olması, mekanik enerjinin korunmadığı ve bir kısmının ısı enerjisine dönüştüğü anlamına gelir. Her bir seçeneği adım adım değerlendirelim:
- A) A noktasından C noktasına giderken çekim potansiyel enerjisi azalır.
A noktası C noktasından daha yüksekte olduğu için, kaykaycı A'dan C'ye inerken yüksekliği azalır. Çekim potansiyel enerjisi \(E_p = mgh\) formülüyle hesaplandığından, yükseklik (h) azaldıkça potansiyel enerji de azalır. Bu ifade doğrudur.
- B) C noktasındaki kinetik enerjisi, A noktasındaki çekim potansiyel enerjisine eşittir.
Kaykaycı A noktasından harekete başlar (ilk kinetik enerji sıfır kabul edilebilir). Pist sürtünmeli olduğu için, A'dan C'ye gelirken mekanik enerjinin bir kısmı sürtünme nedeniyle ısıya dönüşür. Bu durumda, A noktasındaki başlangıç potansiyel enerjisinin tamamı C noktasında kinetik enerjiye dönüşemez; bir kısmı ısı enerjisi olarak kaybolur. Enerji denklemi \(E_{pA} = E_{kC} + E_{pC} + W_{sürtünme}\) şeklindedir (burada \(W_{sürtünme}\) sürtünme nedeniyle kaybedilen enerjidir). C noktası en alçak nokta kabul edilirse (\(E_{pC} = 0\)), \(E_{pA} = E_{kC} + W_{sürtünme}\) olur. Sürtünme enerjisi \(W_{sürtünme} > 0\) olduğundan, C noktasındaki kinetik enerji (\(E_{kC}\)) kesinlikle A noktasındaki potansiyel enerjiden (\(E_{pA}\)) daha küçüktür. Dolayısıyla bu ifade söylenemez (yanlıştır).
- C) C noktasından B noktasına giderken kinetik enerji azalır.
Kaykaycı C noktasından B noktasına doğru tırmanırken yüksekliği artar, bu da potansiyel enerjisinin artması demektir. Aynı zamanda sürtünme nedeniyle mekanik enerji kaybı da yaşanır. Potansiyel enerji artarken ve toplam mekanik enerji azalırken, kaykaycının hızı düşer ve dolayısıyla kinetik enerjisi azalır. Bu ifade doğrudur.
- D) B noktasından C noktasına giderken sahip olduğu enerji ısı enerjisine dönüşür.
Pist sürtünmeli olduğu için, kaykaycı B noktasından C noktasına geri dönerken de sürtünme kuvveti iş yapar ve mekanik enerjinin bir kısmı ısı enerjisine dönüşür. Ayrıca, kaykaycının C noktasında durduğu belirtilmiştir, bu da B noktasından C'ye gelirken sahip olduğu kinetik enerjinin ve potansiyel enerji farkının bir kısmının sürtünme yoluyla ısıya dönüştüğünü gösterir. Bu ifade doğrudur (mekanik enerjinin bir kısmının ısıya dönüştüğü anlamında).
Yukarıdaki analizlere göre, B seçeneğindeki ifade sürtünme nedeniyle kesinlikle yanlıştır ve bu nedenle söylenemez.
Cevap B seçeneğidir.