Kuvvet ve Enerjiyi Keşfedelim

1. Yatay yüzeydeki K cismi şekilde görülen üç kuvvetin etkisinde dengededir. Buna göre büyüklüğü bilinmeyen F kuvveti kaç newton olmalıdır?

• A) 15 N
• B) 55 N
• C) 25 N
• D) 40 N

Doğru cevap: C — Denge için sağa ve sola etkiyen kuvvetler eşit olmalıdır: 15 + F = 40 ise F = 25 N'dir.

1. Cisim dengede olduğuna göre net kuvvet sıfırdır.
2. Sağa etkiyen kuvvet 40 N'dir.
3. Sola etkiyen kuvvetlerin toplamı 15 + F olur.
4. 15 + F = 40 eşitliğinden F = 25 N bulunur.

2. Bir çuval un dinamometreye asıldığında ölçek 450 N göstermiştir. Bu ortamda 1 kg'lık cisme etki eden çekim kuvveti 10 N olduğuna göre çuvalın kütlesi kaç kilogramdır?

• A) 4,5 kg
• B) 45 kg
• C) 450 kg
• D) 4500 kg

Doğru cevap: B — Ağırlık = kütle × 10 bağıntısından kütle = 450 ÷ 10 = 45 kg bulunur.

1. Dinamometre ağırlığı ölçer, okunan değer 450 N'dir.
2. Her 1 kg kütleye 10 N ağırlık düşmektedir.
3. Kütle bulmak için ağırlık 10'a bölünür.
4. 450 ÷ 10 = 45 olduğundan çuvalın kütlesi 45 kg'dır.

3. Şekildeki kutu, uygulanan F kuvvetinin yönünde 6 metre ilerlemiş ve bu sırada 300 joule iş yapılmıştır. Uygulanan kuvvetin büyüklüğü kaç newtondur?

• A) 50 N
• B) 180 N
• C) 306 N
• D) 1800 N

Doğru cevap: A — İş = kuvvet × yol olduğundan kuvvet = 300 ÷ 6 = 50 N bulunur.

1. İş, kuvvet ile yolun çarpımına eşittir.
2. Verilenler: iş 300 J, yol 6 m.
3. Kuvvet bulmak için iş yola bölünür.
4. 300 ÷ 6 = 50 olduğundan kuvvet 50 N'dir.

4. Şekildeki kişi çantayı yukarı doğru bir kuvvetle tutarken yatay doğrultuda 12 metre yürümüştür. Taşıma kuvvetinin çanta üzerinde yaptığı iş için ne söylenebilir?

• A) 12 J iş yapılmıştır.
• B) Yolun karesi kadar iş yapılmıştır.
• C) Çantanın ağırlığı kadar iş yapılmıştır.
• D) Kuvvet ile yol farklı doğrultuda olduğundan bu kuvvetin yaptığı iş sıfırdır.

Doğru cevap: D — Fizikte iş, kuvvet doğrultusunda yol alındığında yapılır; taşıma kuvveti yukarı, hareket ise yatay olduğu için iş sıfırdır.

1. Taşıma kuvvetinin yönü yukarıdır.
2. Kişinin aldığı yol ise yataydır.
3. Kuvvet doğrultusunda hiç yer değiştirme olmamıştır.
4. Yer değiştirme sıfır olduğundan bu kuvvetin yaptığı iş de sıfırdır.

5. Üç araba aynı engele çarptırılmış ve engelin itildiği mesafe ölçülmüştür. İtilen mesafe arabanın kinetik enerjisinin göstergesi sayıldığına göre bu ölçümler neyi kanıtlar?

• A) Kinetik enerji yalnızca kütleye bağlıdır.
• B) Kinetik enerji hem kütleyle hem hızla artar, hızın etkisi daha büyüktür.
• C) Kinetik enerji hızdan bağımsızdır.
• D) Kütle iki katına çıkınca kinetik enerji dört katına çıkar.

Doğru cevap: B — Kütle iki katına çıkınca mesafe iki katına (8 → 16 cm), hız iki katına çıkınca dört katına (8 → 32 cm) çıkmıştır.

1. K ile L'de hız aynı, kütle iki katıdır: mesafe 8 cm'den 16 cm'ye çıkmıştır.
2. K ile M'de kütle aynı, hız iki katıdır: mesafe 8 cm'den 32 cm'ye çıkmıştır.
3. Kütlenin iki katına çıkması enerjiyi iki katına çıkarmıştır.
4. Hızın iki katına çıkması ise dört katına çıkarmıştır; hızın etkisi daha büyüktür.

6. Kütlesi 4 kg olan kutu, yerden 5 metre yükseklikteki rafa yerleştirilmiştir. 1 kg'lık cisme etki eden çekim kuvveti 10 N olduğuna göre kutunun kazandığı çekim potansiyel enerjisi kaç joule'dür?

• A) 20 J
• B) 50 J
• C) 200 J
• D) 2000 J

Doğru cevap: C — Potansiyel enerji, ağırlık ile yüksekliğin çarpımıdır: ağırlık 40 N, yükseklik 5 m, enerji 200 J.

1. Önce ağırlık bulunur: 4 kg × 10 N/kg = 40 N.
2. Kutu 5 m yüksekliğe çıkarılmıştır.
3. Potansiyel enerji, ağırlık ile yüksekliğin çarpımıdır.
4. 40 × 5 = 200 olduğundan enerji 200 joule'dür.

7. Top K noktasından serbest bırakıldığında L'den geçip M tepesine tırmanmakta, ancak M'nin tepesine hiç ulaşamamaktadır. Enerjinin korunumu göz önüne alındığında bu durumun nedeni nedir?

• A) Yol boyunca sürtünme, enerjinin bir bölümünü ısıya dönüştürmüştür.
• B) Topun enerjisi yol boyunca yok olmuştur.
• C) M tepesi K tepesinden daha yüksektir.
• D) Topun kütlesi hareket sırasında azalmıştır.

Doğru cevap: A — M tepesi K'den alçak olduğu hâlde ulaşılamıyorsa enerjinin bir bölümü sürtünmeyle ısıya dönüşmüş demektir.

1. Şekilde M tepesi K tepesinden alçaktır.
2. Sürtünme olmasaydı top M tepesini rahatça geçerdi.
3. Enerji yok olmaz, yalnızca tür değiştirir.
4. Eksik kalan enerji sürtünme yoluyla ısıya dönüşmüştür.

8. Bir öğrenci 20 N'luk kuvvetle 3 m çekilen kutuya yapılan işi hesaplamak için kartta görülen adımları yazmıştır. Öğrencinin ilk yanlışı kaçıncı adımda başlamıştır?

• A) I. adımda
• B) II. adımda
• C) III. adımda
• D) IV. adımda

Doğru cevap: B — İş, kuvvet ile yolun çarpımıdır; öğrenci II. adımda toplama yazarak bağıntıyı yanlış kurmuştur.

1. I. adımda verilenler doğru yazılmıştır: 20 N ve 3 m.
2. II. adımda iş "kuvvet + yol" biçiminde yazılmıştır.
3. Doğru bağıntı iş = kuvvet × yol biçimindedir.
4. Yanlış II. adımda başlamıştır; doğru sonuç 20 × 3 = 60 J'dir.

9. Bir sarkacın art arda yaptığı salınımlarda ulaştığı en büyük sapma ölçülüp grafiğe aktarılmıştır. Genliğin her salınımda küçülmesi enerji bakımından nasıl açıklanır?

• A) Sistemde hiç sürtünme yoktur, enerji tümüyle korunmaktadır.
• B) Sarkacın kütlesi salınım başına azalmaktadır.
• C) Top her salınımda daha yükseğe çıkmaktadır.
• D) Hava direnci ve askı sürtünmesi mekanik enerjinin bir bölümünü ısıya dönüştürmektedir.

Doğru cevap: D — Genliğin azalması, mekanik enerjinin hava direnci ve sürtünme yoluyla ısıya dönüşmesindendir.

1. Grafikte genlik 12 cm'den 4 cm'ye düşmüştür.
2. Genlik azalması, topun her seferinde daha az yükseldiğini gösterir.
3. Yükseklik azalınca mekanik enerji de azalmıştır.
4. Kaybolan enerji hava direnci ve sürtünme ile ısıya dönüşmüştür.

10. Aynı araba eğik düzlemden 10 cm, 20 cm ve 30 cm yüksekliklerden bırakılmış; düz zeminde sırasıyla 32 cm, 64 cm ve 96 cm yol almıştır. Bu deneyin sonucuna bakarak arabanın 25 cm yükseklikten bırakılması hâlinde ne beklenir?

• A) 32 cm'den kısa bir yol alması
• B) Hiç hareket etmemesi
• C) 64 cm ile 96 cm arasında bir yol alması
• D) Tam olarak 96 cm yol alması

Doğru cevap: C — Alınan yol yükseklikle düzenli artmaktadır; 25 cm, 20 cm ile 30 cm arasında olduğundan yol da 64 cm ile 96 cm arasında olur.

1. 10 cm için 32 cm, 20 cm için 64 cm yol ölçülmüştür.
2. 30 cm için 96 cm yol alınmıştır, artış düzenlidir.
3. 25 cm yükseklik 20 cm ile 30 cm arasındadır.
4. Bu nedenle alınan yol da 64 cm ile 96 cm arasında beklenir.

11. Tabloda aynı cisimlerin Dünya'da ve X gezegeninde ölçülen ağırlıkları verilmiştir. Bu verilere göre X gezegeninde 1 kg'lık cisme etki eden çekim kuvveti kaç newtondur?

• A) 4 N
• B) 8 N
• C) 10 N
• D) 20 N

Doğru cevap: A — Her satırda X gezegenindeki ağırlık kütlenin 4 katıdır; 8 ÷ 2 = 4, 20 ÷ 5 = 4, 32 ÷ 8 = 4 N/kg.

1. 2 kg cismin X'teki ağırlığı 8 N'dir, oran 8 ÷ 2 = 4'tür.
2. 5 kg için 20 ÷ 5 = 4 bulunur.
3. 8 kg için 32 ÷ 8 = 4 bulunur, oran sabittir.
4. Demek ki X gezegeninde 1 kg'a 4 N çekim kuvveti düşer.

12. Yukarıdaki kartta bir cisme uygulanan kuvvet ile bu kuvvetin yaptığı iş verilmiştir. Kuvvet cismi kendi doğrultusunda hareket ettirdiğine göre cismin aldığı yol kaç metredir?

Yapılan iş = 240 J ve Kuvvet = 40 N

• A) 200 m
• B) 280 m
• C) 9600 m
• D) 6 m

Doğru cevap: D — İş = kuvvet × yol bağıntısından yol = 240 ÷ 40 = 6 m bulunur.

1. İş, kuvvet ile yolun çarpımına eşittir.
2. Yol bulmak için iş kuvvete bölünür.
3. 240 ÷ 40 işlemi yapılır.
4. Sonuç 6 olduğundan cisim 6 metre yol almıştır.

13. Grafikte bir yayın farklı miktarlarda sıkıştırılmasıyla fırlatılan arabanın aldığı yollar verilmiştir. Yay 6 cm sıkıştırılırsa arabanın alacağı yol için hangi tahmin yapılabilir?

• A) 24 cm dolayında
• B) 48 cm dolayında
• C) 72 cm dolayında
• D) 12 cm dolayında

Doğru cevap: C — Her 1 cm sıkıştırma 12 cm yola karşılık gelir; 6 cm için 6 × 12 = 72 cm beklenir.

1. 1 cm sıkıştırmada araba 12 cm yol almıştır.
2. 2 cm'de 24 cm, 3 cm'de 36 cm ölçülmüştür.
3. Her 1 cm sıkıştırma 12 cm yol eklemektedir.
4. 6 cm için 6 × 12 = 72 cm yol beklenir.

14. Aynı bloklarla kurulan K ve L kulelerinde ağırlık merkezinden inen doğrultular kesikli çizgilerle gösterilmiştir. Kulelerin dengesi bakımından şekilden çıkarılacak sonuç hangisidir?

• A) L kulesinde bu doğrultu taban dışına çıktığı için L devrilir, K ise dengede kalır.
• B) İki kule de mutlaka devrilir.
• C) K devrilir, çünkü tabanı geniştir.
• D) Ağırlık merkezinin yeri dengeyi hiç etkilemez.

Doğru cevap: A — Bir cisim, ağırlık merkezinden inen doğrultu taban alanı içinde kaldığı sürece dengede kalır; L'de bu doğrultu tabanın dışına taşmıştır.

1. K kulesinde bloklar ortalanmış, doğrultu taban içinden geçmektedir.
2. L kulesinde bloklar kaydırılarak istiflenmiştir.
3. L'de kesikli doğrultu alt bloğun taban alanının dışına çıkar.
4. Bu durumda devirici etki oluşur ve L kulesi devrilir.

15. Şemada bir kızağın tepeden yere inişi sırasındaki enerji akışı verilmiştir. Enerjinin korunumu ilkesine göre kızağın yere ulaştığı andaki kinetik enerjisi kaç joule'dür?

• A) 120 J
• B) 380 J
• C) 500 J
• D) 620 J

Doğru cevap: B — Toplam 500 J'nin 120 J'si sürtünmede ısıya dönüştüğünden geriye 500 − 120 = 380 J kinetik enerji kalır.

1. Kızağın tepedeki potansiyel enerjisi 500 J'dir.
2. İniş boyunca sürtünme 120 J'yi ısıya dönüştürmüştür.
3. Enerji yok olmaz, kalan bölüm kinetik enerjiye geçer.
4. 500 − 120 = 380 olduğundan kinetik enerji 380 joule'dür.