Kuvvet ve Enerjiyi Keşfedelim

1. Şekilde sürtünmesiz yatay bir yüzeydeki K cismine zıt yönlü iki kuvvet uygulanmaktadır. Cisme etki eden net kuvvetin büyüklüğü ve yönü nedir?

• A) 42 N, sağa doğru
• B) 18 N, sağa doğru
• C) 18 N, sola doğru
• D) 0 N, cisim dengede

Doğru cevap: B — Zıt yönlü kuvvetlerde net kuvvet farkla bulunur: 30 − 12 = 18 N ve büyük kuvvetin yönündedir.

1. Kuvvetler zıt yönlü olduğu için büyükten küçük çıkarılır.
2. 30 N − 12 N = 18 N bulunur.
3. Net kuvvetin yönü büyük olan kuvvetin yönüdür.
4. Büyük kuvvet sağa olduğundan net kuvvet 18 N ve sağa doğrudur.

2. Bir öğrenci farklı kütleleri dinamometreye asarak ölçtüğü ağırlıkları grafiğe aktarmıştır. Grafiğin gösterdiği ilişkiye göre 5 kg kütleli bir cismin aynı yerdeki ağırlığı kaç N olur?

• A) 5 N
• B) 15 N
• C) 50 N
• D) 500 N

Doğru cevap: C — Grafikte her 1 kg'a 10 N düşmektedir; 5 kg için ağırlık 5 × 10 = 50 N olur.

1. Grafikte 1 kg için 10 N okunmaktadır.
2. 2 kg için 20 N, 3 kg için 30 N değerleri de bu oranı doğrular.
3. Ağırlık kütleyle doğru orantılıdır.
4. 5 kg için ağırlık 5 × 10 = 50 N bulunur.

3. Tabloda aynı ortamda yapılan dinamometre ölçümleri verilmiştir. Bu ölçümler kütle ile ağırlık arasındaki ilişki hakkında neyi gösterir?

• A) Ağırlık, kütle ile doğru orantılı olarak artmaktadır.
• B) Kütle arttıkça ağırlık azalmaktadır.
• C) Ağırlık kütleden bağımsızdır.
• D) Kütle ile ağırlık her zaman sayıca eşittir.

Doğru cevap: A — Ölçümlerde her satırda ağırlığın kütleye oranı 10 N/kg olarak sabittir; bu doğru orantıyı gösterir.

1. 0,5 kg için 5 N, oran 10 N/kg'dır.
2. 1,5 kg için 15 N, oran yine 10 N/kg'dır.
3. 2,5 kg için 25 N, oran değişmemiştir.
4. Oran sabit kaldığından ağırlık kütleyle doğru orantılıdır.

4. Tek başına ortadaki destekte dengede duran cetvelin sağ ucuna bir cisim yerleştirilmiştir. Cetvelin yeniden dengede kalabilmesi için destek hangi işlemle konumlandırılmalıdır?

• A) Sola, cismin ters yönüne kaydırılmalı
• B) Sağa, cisme doğru kaydırılmalı
• C) Yerinde bırakılmalı, denge kendiliğinden kurulur
• D) Cetvelin tam ucuna taşınmalı

Doğru cevap: B — Cisim eklenince sistemin ağırlık merkezi cisme doğru kayar; denge için destek de o yöne, sağa taşınmalıdır.

1. Cetvel tek başına ortadan dengeleniyordu, ağırlık merkezi ortadaydı.
2. Sağ uca cisim konunca toplam ağırlığın merkezi sağa kayar.
3. Denge, desteğin ağırlık merkezinin altında olmasıyla sağlanır.
4. Bu yüzden destek sağa, cisme doğru kaydırılmalıdır.

5. Şekildeki K durumunda öğrenci duvarı itmekte ama duvar yerinden oynamamakta, L durumunda ise sandık kuvvet yönünde 3 m ilerlemektedir. Fizikteki iş kavramına göre bu iki durum nasıl değerlendirilir?

• A) Her iki durumda da iş yapılmıştır.
• B) Yalnızca K durumunda iş yapılmıştır.
• C) Hiçbir durumda iş yapılmamıştır.
• D) Yalnızca L durumunda iş yapılmıştır.

Doğru cevap: D — Fizikte iş, kuvvet yönünde yol alındığında yapılır; duvar hareket etmediği için K'de iş yoktur.

1. İş, uygulanan kuvvet ile kuvvet yönünde alınan yolun çarpımıdır.
2. K durumunda duvar hiç yer değiştirmemiştir, yol sıfırdır.
3. Yol sıfır olunca yapılan iş de sıfırdır.
4. L durumunda sandık 3 m yol aldığı için yalnızca orada iş yapılmıştır.

6. Şekildeki sandık, üzerine uygulanan kuvvetin yönünde 4 metre ilerlemiştir. Uygulanan kuvvetin sandık üzerinde yaptığı iş kaç joule'dür?

• A) 6,25 J
• B) 21 J
• C) 100 J
• D) 29 J

Doğru cevap: C — İş = kuvvet × yol bağıntısıyla 25 N × 4 m = 100 J bulunur.

1. İş, kuvvet ile kuvvet yönündeki yolun çarpımıdır.
2. Kuvvet 25 N, yol 4 m olarak verilmiştir.
3. Çarpım yapılır: 25 × 4 = 100.
4. Yapılan iş 100 joule'dür.

7. Grafikte kütlesi 2 kg olan bir arabanın farklı hızlardaki kinetik enerjisi verilmiştir. Grafiğe göre hız iki katına çıkarıldığında kinetik enerji nasıl değişmektedir?

• A) Dört katına çıkar
• B) İki katına çıkar
• C) Yarıya iner
• D) Değişmez

Doğru cevap: A — Grafikte 1 m/s'de 1 J olan enerji 2 m/s'de 4 J, 2 m/s'de 4 J olan enerji 4 m/s'de 16 J'ye çıkmıştır: hız iki katına çıkınca enerji dört katına çıkar.

1. Hız 1 m/s iken enerji 1 J'dir.
2. Hız 2 m/s'ye çıkınca enerji 4 J olmuştur.
3. Hız 2 m/s'den 4 m/s'ye çıkınca enerji 4 J'den 16 J'ye yükselmiştir.
4. Her iki karşılaştırmada da enerji dört katına çıkmıştır.

8. Grafikte aynı taşın farklı yüksekliklere çıkarıldığında sahip olduğu çekim potansiyel enerjisi verilmiştir. Grafiğe dayanarak aşağıdakilerden hangisi söylenebilir?

• A) Potansiyel enerji yükseklikten bağımsızdır.
• B) Yükseklik arttıkça potansiyel enerji azalmaktadır.
• C) Potansiyel enerji yalnızca taşın rengine bağlıdır.
• D) Yükseklik iki katına çıkınca potansiyel enerji de iki katına çıkmaktadır.

Doğru cevap: D — 1 m'de 20 J, 2 m'de 40 J, 4 m'de 80 J okunur; yükseklik iki katına çıktığında enerji de iki katına çıkar.

1. Grafikte 1 m için 20 J değeri okunur.
2. 2 m için 40 J, yani iki katı bulunur.
3. 4 m için 80 J, 2 m'deki değerin iki katıdır.
4. Bu nedenle potansiyel enerji yükseklikle doğru orantılıdır.

9. Sürtünmesiz bir yolda top K noktasından serbest bırakılmıştır. Şekildeki K, L ve M noktalarından hangisinde topun kinetik enerjisi en büyüktür?

• A) K noktasında
• B) L noktasında
• C) M noktasında
• D) Üçünde de eşittir

Doğru cevap: B — Sürtünmesiz yolda toplam enerji korunur; en alçak nokta olan L'de potansiyel enerji en küçük, kinetik enerji en büyüktür.

1. Potansiyel enerji yükseklikle artar.
2. Şekilde en alçak nokta L'dir.
3. Sürtünme olmadığı için toplam enerji sabittir.
4. Potansiyel enerjinin en küçük olduğu L'de kinetik enerji en büyüktür.

10. Aynı araba, aynı yaydan aynı sıkıştırmayla üç farklı yüzeye fırlatılmış ve durana kadar aldığı yol ölçülmüştür. Bu ölçümler sürtünme kuvveti hakkında neyi gösterir?

• A) Sürtünme kuvveti yalnızca arabanın rengine bağlıdır.
• B) Üç yüzeyde de sürtünme kuvveti eşittir.
• C) Yüzey pürüzlü hâle geldikçe sürtünme kuvveti büyümektedir.
• D) Sürtünme kuvveti buz yüzeyde en büyüktür.

Doğru cevap: C — Aynı enerjiyle fırlatılan araba en kısa yolu halıda almıştır; bu, en pürüzlü yüzeyde sürtünme kuvvetinin en büyük olduğunu gösterir.

1. Araba her denemede aynı enerjiyle fırlatılmıştır.
2. Buzda 312 cm, parkede 138 cm, halıda 46 cm yol alınmıştır.
3. Kısa yol, enerjinin daha çabuk tükendiğini gösterir.
4. En pürüzlü yüzey olan halıda sürtünme kuvveti en büyüktür.

11. Şekilde pürüzlü bir yüzeyde kayarak yavaşlayan cisim ve temas bölgesindeki ısınma gösterilmiştir. Cismin azalan kinetik enerjisi hangi enerjiye dönüşmektedir?

• A) Isı enerjisine
• B) Çekim potansiyel enerjisine
• C) Kimyasal enerjiye
• D) Nükleer enerjiye

Doğru cevap: A — Sürtünme, kinetik enerjinin bir bölümünü temas yüzeyinde ısı enerjisine dönüştürür.

1. Cisim yavaşladığı için kinetik enerjisi azalmaktadır.
2. Enerji yok olmaz, başka türe dönüşür.
3. Şekilde temas yüzeyinin ısındığı gösterilmiştir.
4. Bu nedenle kinetik enerji ısı enerjisine dönüşmüştür.

12. Şekildeki sarkacın topu K konumundan serbest bırakılmıştır. Top L konumundan geçerken enerji dönüşümü bakımından ne olur?

• A) Kinetik enerjinin tamamı potansiyel enerjiye dönüşür.
• B) Toplam enerji sıfırlanır.
• C) Enerji dönüşümü durur.
• D) Potansiyel enerjinin büyük bölümü kinetik enerjiye dönüşmüştür.

Doğru cevap: D — En alçak nokta olan L'de yükseklik en küçüktür; K'deki potansiyel enerjinin büyük bölümü kinetik enerjiye dönüşmüştür.

1. Top K konumunda duruyordu, kinetik enerjisi sıfırdı.
2. K en yüksek nokta olduğu için potansiyel enerji en büyüktü.
3. Top L'ye inerken yüksekliği azalır.
4. Azalan potansiyel enerji kinetik enerjiye dönüşür ve hız L'de en büyük olur.

13. Şekildeki oyuncak araba, sıkıştırılmış bir yayın önüne yerleştirilmiş ve yay serbest bırakıldığında araba ileri fırlamıştır. Arabayı harekete geçiren enerji sıkıştırma sırasında hangi biçimde depolanmıştır?

• A) Isı enerjisi olarak
• B) Esneklik potansiyel enerjisi olarak
• C) Ses enerjisi olarak
• D) Çekim potansiyel enerjisi olarak

Doğru cevap: B — Sıkıştırılan yayda esneklik potansiyel enerjisi depolanır; serbest bırakılınca bu enerji arabanın kinetik enerjisine dönüşür.

1. Yayı sıkıştırmak için üzerine iş yapılmıştır.
2. Bu iş yayda depolanır ve yay şekil değiştirir.
3. Şekil değiştiren esnek cisimlerde esneklik potansiyel enerjisi birikir.
4. Yay serbest kalınca bu enerji arabanın kinetik enerjisine dönüşür.

14. Yokuş aşağı hızlanan bir bisikletli, düz yola geldiğinde pedal çevirmeyi bırakıp fren yapmış ve bir süre sonra durmuştur. Fren balatalarının ısındığı elle hissedilmiştir. Bu olayda enerji nasıl bir yol izlemiştir?

• A) Kinetik enerji hiç değişmemiş, yalnızca hız azalmıştır.
• B) Isı enerjisi kinetik enerjiye dönüşmüştür.
• C) Potansiyel enerji önce kinetik enerjiye, fren sırasında kinetik enerji ısı enerjisine dönüşmüştür.
• D) Bisikletin toplam enerjisi yoktan var olmuştur.

Doğru cevap: C — Yokuşta yükseklik azalırken potansiyel enerji kinetik enerjiye, frende ise sürtünme yoluyla kinetik enerji ısıya dönüşmüştür.

1. Yokuşun tepesinde bisikletlinin potansiyel enerjisi büyüktü.
2. Aşağı inerken yükseklik azalmış, hız artmıştır.
3. Bu aşamada potansiyel enerji kinetik enerjiye dönüşmüştür.
4. Frende balatalar ısındığına göre kinetik enerji ısı enerjisine dönüşmüştür.

15. Kartlarda sürtünme kuvvetiyle ilgili dört uygulama verilmiştir. Bu uygulamalardan hangi ikisi sürtünmeyi azaltmak amacıyla yapılır?

• A) Kayak tabanını cilalamak ve menteşeyi yağlamak
• B) Kar lastiği takmak ve menteşeyi yağlamak
• C) Kar lastiği takmak ve tırtıklı taban kullanmak
• D) Kayak tabanını cilalamak ve tırtıklı taban kullanmak

Doğru cevap: A — Cilalama ve yağlama yüzeyleri pürüzsüzleştirip sürtünmeyi azaltır; kar lastiği ve tırtıklı taban ise sürtünmeyi artırır.

1. Kar lastiğinin dişleri yol tutuşunu, yani sürtünmeyi artırır.
2. Tırtıklı ayakkabı tabanı da kaymayı önlemek için sürtünmeyi artırır.
3. Kayak tabanının cilalanması yüzeyi pürüzsüzleştirir.
4. Menteşenin yağlanması da teması azaltır; bu ikisi sürtünmeyi azaltır.