Fizik laboratuvarı
Olayı gözünde canlandır, büyüklükleri ve birimleri takip et.
7 bölüm · ~17 dk · 17 etkileşim
İş, Güç ve Enerji, 9. sınıf fizik müfredatının "Enerji" ünitesinde yer alır. Enerji, iş yapabilme yeteneğidir. Bir kuvvet cismi kendi doğrultusunda hareket ettirdiğinde iş yapar ve bu sırada enerji bir biçimden başka bir biçime ya da bir cisimden başka bir cisme aktarılır. İşin ne kadar hızlı yapıldığını ise güç anlatır.
TYT'de bu konudan genellikle 1 soru gelir. Sorular çoğunlukla kinetik ve potansiyel enerjinin karşılaştırılması, mekanik enerjinin korunumu ve güç-verim hesapları üzerinedir. Hesaplar kısadır; g = 10 m/s² alınır ve sayılar tam sonuç verecek şekilde seçilir.
1İş ve güç
İlk bölüm! Temeli burada atıyoruz, acele etme.
Bütün gün duvarı itsen yorulursun ama fizikçiye göre hiç iş yapmamışsındır. Neden? Çünkü iş (W), kuvvet ile kuvvet doğrultusundaki yer değiştirmenin çarpımıdır. Skalerdir, birimi joule'dür (J).
- Kuvvet hareket doğrultusuna dik ise iş yapılmaz.
- Cisim yer değiştirmiyorsa, ne kadar kuvvet uygulanırsa uygulansın fiziksel anlamda iş sıfırdır.
- Sürtünme kuvveti harekete zıt yönde olduğundan negatif iş yapar ve mekanik enerjiyi ısıya dönüştürür.
Güç (P) ise birim zamanda yapılan iş ya da aktarılan enerjidir.
Yatay bir zeminde bir kutu, zemine paralel 50 N büyüklüğünde kuvvetle 8 m itiliyor. Kuvvetin yaptığı iş kaç J'dür? Bir öğrenci ise 30 N ağırlığındaki çantasını elinde tutarak yatay yolda 8 m yürüyor. Öğrencinin çantayı tutmak için uyguladığı kuvvetin yaptığı iş nedir?
Aşağıdaki durumların hangisinde, belirtilen kuvvet fiziksel anlamda iş yapmaz?
60 kg kütleli bir öğrenci, 3 m yükseklikteki üst kata 12 saniyede çıkıyor. Öğrencinin yaptığı iş ve ortalama gücü nedir? (g = 10 m/s²)
2Enerjinin biçimleri
Önemli yerleri altını çizer gibi oku.
Hareket eden araba, balkondaki saksı, gerilmiş ok yayı: üçü de enerji saklar ama farklı biçimlerde. Kartı çevirmeden formülü hatırlamaya çalış.
1000 kg kütleli bir otomobil 20 m/s hızla gidiyor. Kinetik enerjisi nedir? Hızı 40 m/s olursa kinetik enerjisi kaç katına çıkar?
3Enerjinin korunumu
Örneklere dikkat et; soruların çoğu buradan çıkar.
Enerjinin korunumu: Enerji yoktan var edilemez, var olan enerji yok edilemez; yalnızca bir biçimden başka biçime dönüşür. Sürtünme varsa mekanik enerjinin bir kısmı ısı enerjisine dönüşür; toplam enerji yine korunur.
Durgun hâlden h yüksekliği kadar düşen cisim için m · g · h = ½ · m · v² yazılır; kütleler sadeleşir. Bu yüzden düşme hızı kütleye bağlı değildir.
2 kg kütleli bir top, yerden 5 m yükseklikten serbest bırakılıyor. Hava direnci önemsiz olduğuna göre topun başlangıçtaki potansiyel enerjisi ve yere çarpma hızı nedir?
Hava direncinin önemsiz olduğu bir ortamda belirli bir yükseklikten serbest bırakılan bir cisim, yere doğru düşmektedir.
Düşme sırasında cismin enerjisiyle ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
4Verim ve enerji kaynakları
Yarıyı geçtin, harika gidiyorsun! 3 bölüm kaldı.
Verim, bir sistemin harcadığı enerjinin ne kadarını istenen işe dönüştürdüğünü gösterir. Hiçbir gerçek makinenin verimi %100 değildir.
Bir elektrik motoru belli bir sürede 2000 J elektrik enerjisi harcıyor ve 1500 J'lük yararlı iş yapıyor. Motorun verimi nedir? Ayrıca 1,2 kW gücündeki bir klima 3 saat çalışırsa kaç kWh enerji harcar?
| Yenilenebilir kaynaklar | Yenilenemeyen kaynaklar | |
|---|---|---|
| Örnekler | Güneş, rüzgâr, hidroelektrik, jeotermal, biyokütle, dalga | Kömür, petrol, doğal gaz, nükleer yakıt |
| Özelliği | Tükenmez ya da kısa sürede yenilenir | Sınırlıdır ve çoğu çevre kirliliğine yol açar |
Bir hidroelektrik santralinde barajda biriken su, borulardan aşağı akarak türbinleri döndürür ve jeneratörde elektrik üretilir.
Bu süreçteki enerji dönüşümünün doğru sırası aşağıdakilerden hangisidir?
5Sık yapılan hatalar
Arada küçük sorular var, atlamadan çöz.
Doğru mu, yanlış mı? Her yanlışın açıklaması bir tuzağı gösterir.
Her kuvvet iş yapar.
Kinetik enerjide hızın karesi alınmadan işlem yapılmaz.
Eğik rampada h olarak rampa uzunluğu kullanılır.
kWh bir güç birimidir.
Sürtünme varken de uygulanan kuvvetin işi kinetik enerji değişimine eşittir.
Serbest düşmede ağır cisim yere daha hızlı çarpar.
Sürtünmeli ortamda enerji kaybolur.
6ÖSYM'de nasıl soruluyor
Takıldığın yere not al, sonra birlikte döneriz.
- Enerji dönüşümü: Serbest düşme, sarkaç, rampadan kayma ya da yukarı atış gibi durumlarda kinetik, potansiyel ve mekanik enerjinin nasıl değiştiği sorulur. Sürtünme olup olmamasına dikkat et.
- Karşılaştırma soruları: Farklı kütle ve hızlardaki cisimlerin kinetik enerjileri ya da farklı yüksekliklerdeki cisimlerin potansiyel enerjileri sıralanır.
- Güç ve verim: Merdiven çıkan öğrenci, yük kaldıran vinç ya da elektrikli cihazlar üzerinden iş, güç ve enerji tüketimi hesaplanır.
- Enerji kaynakları: Yenilenebilir ve yenilenemeyen kaynakların özellikleri, avantaj ve dezavantajları kavramsal olarak sorulur.
7Kısa tekrar
Son bölüm! Biraz kaldı, bitirmek üzeresin.
W = F · x; kuvvet harekete iş sıfırdır. P = W / t; 1 W = 1 J/s; 1 kWh = . Ek = ½ · m · v²; hız 2 katına çıkınca Ek çıkar. Ep = m · g · h; h yüksekliktir. Sürtünmesiz ortamda mekanik enerji korunur: v² = . Sürtünmede kaybolan mekanik enerji dönüşür; toplam enerji korunur. Net iş = . Verim = yararlı enerji / harcanan enerji · 100; hiçbir makinede değildir.