10.sınıf fizik elektrik ünitesi, iş, güç ve mekanik enerji, enerji korunumu soruları ve çözümleri.
Soru-1
Sürtünmesiz yatay düzlemde hareket eden bir cisme şekilde gösterilen K, L, M ve N kuvvetleri etki ediyor. Buna göre hangi kuvvetler kesinlikle iş yapmaz.
Çözüm: L kuvveti
Hareket doğrultusuna dik kuvvet iş yapmaz.
Soru-2
2 kg kütleli bir cisme sürtünmesiz yatay düzlemde 10 N büyüklüğünde bir kuvvet uygulanıyor. Cisim 6 m yer değiştirdiğine göre kaç Joule iş yapılmıştır?
Çözüm:
W = F.x
W = 10.6 = 60 J
Soru-3
Yatay sürtünmesiz düzlemde bulunan bir cisme şekilde gösterilen yönlerde 10 N, 5 N ve 20 N büyüklüğünde kuvvetler uygulandığında cisim 8 m yer değiştiriyor. Buna göre cisim üzerinde toplam iş kaç Joule dur?
Çözüm:
W = F.x
W = (20 – 10 -5).8
W = 5.8 = 40 J
Soru-4
Sürtünmesiz ortamda bulunan bir cisim 20 N, 10 N ve 5 N büyüklüğündeki üç kuvvetin etkisinde 5 m hareket etmektedir.
Buna göre Şekil-1 ve Şekil-2 de yapılan işlerin oranı W1/W2 kaçtır?
Çözüm:
W1 için;
Fnet = 20 + 10 + 5 = 35 N
W1 = Fnet.x = 35.5 = 175 J
W2 için;
Fnet = 20 -10 – 5 = 5 N
W1 = Fnet.x = 5.5 = 25 J
W1 / W2 = 175/25 = 7
Soru-5
Sürtünme kuvvetinin 10 N olduğu doğrusal bir yolda bir cisim F = 25 N luk kuvvetin etkisiyle K noktasından L noktasına götürülüyor.
Buna göre net kuvvetin yaptığı iş kaç J dür?
Çözüm:
Sürtünme kuvveti hareket yönüne ters yöndedir. Net kuvvet;
Fnet = 25 – 10 = 15 N bulunur.
Yer değiştirme 5 m dir, buna göre net iş;
W = Fnet.x = 15.5 = 75 J
Soru-6
K noktasındaki cisme 10 N büyüklüğündeki kuvvet L noktasına kadar uygulanıyor. KL arası sürtünmesiz, L den sonrası sürtünmelidir.
Cisim L noktasından sonra 4 m ilerleyebildiğine göre sürtünme kuvveti kaç N dur?
Çözüm:
Cisim KL arasında kazandığı enerjiyle L den sonra hareket eder.
W = F.x = 10.20 = 100 J
4 m sonra durduğuna göre tüm enerji sürtünmenin yaptığı işe harcanmıştır.
Wsür = Fsür.x
100 = Fsür.4
Fsür = 25 N
Soru-7
5 kg kütleli cisim sürtünmesi önemsiz makara yardımıyla 10 saniyede 12 m yukarı çıkarılıyor. Makaranın harcadığı güç kaç watt tır? (g =10 m/s2)
Çözüm:
W = F.x
W = 50.12 = 600 J
P = 600 / 10 = 60 Watt bulunur.
Soru-8
2 kilowatt gücündeki bir elektrikli soba 1 ay boyunca günde 5 saat çalıştırılıyor. Elektriğin 1 kilowatt-saat ücreti 2 TL olduğuna göre tüketilen enerjini tutarı kaç TL dir?
Çözüm:
Elektrikli bir cihazın faturadaki harcama tutarınn kaç TL olduğunu aşağıdaki hesapla bulabiliriz.
TL harcama tutarı = cihazın kliowatt olarak gücü X gün sayısı X günlük saat olarak kullanımı X kilowatt birim fiyatı
Harcama miktarı = 2 x 30 x 5 x 2
Harcama miktarı = 600 TL
Soru-9
4 kg kütleli bir cisim 8 m/s büyüklüğünde hıza sahip iken öteleme kinetik enerjisi kaç J dur?
Çözüm:
formülde verilenler yazılırsa;
Ek = 2.64 = 128 J
Soru-10
Kütleleri ve süratleri verilen K, L ve M cisimlerinin kinetik enerjilerini kıyaslayınız.
Çözüm:
Verilenler formülde yazılır ve sadeleştirilirse;
K = 2mv2
L = mv2
M = 4mv2
M > K > L
Soru-11
Yerden 6 m yükseklikte bulunan 5 kg kütleli cismin çekim potansiyel enerjisi kaç J dur?(g =10m/s2)
Çözüm:
formülde verilenler yerine yazılırsa;
Ep = 5.10.6 = 300 J bulunur.
Soru-12
Kütleleri sırasıyla m, 2m ve 3m olan K, L ve M katı cisimleri şekilde gösterilen yükseklikte serbest bırakılıyor.
Buna göre, cisimlerin yere çarptıkları andaki kinetik enerjileri arasında ilişki nedir?
Çözüm:
Mekanik enerji korunumundan
Eilk = Eson
İlk enerji potansiyel enerji, son enerji kinetik enerjidir ve birbirine eşittir.
Epot = Ekin
mgh = Ekin
K, L ve M kinetik enerjileri;
EK= 2mgh
EL = 2mgh
EM = 3mgh
K = L < M
Soru-13
Sürtünmesiz yatay düzlemde K cismi 20 N luk kuvvet etkisinde 5 m yolu 2 saniyede, L cismi 30 N luk kuvvet etkisinde 5 m yolu 3 saniyede alıyor.
K cismi için harcanan güç PK, L cismi için harcanan güç PL olduğuna göre güçlerin oranı PK/PL kaçtır?
Çözüm:
Öncelikle K ve L nin yaptığı iş bulunur.
WK = 20.5 = 100 J
WL = 30.5 = 150 J
İş ve zaman formülde yerine yazılırsa;
PK = 100/2 = 50 Watt
PL = 150/3 = 50 Watt
PK/PL = 50/50 = 1 bulunur.
Soru-14
Bir X cismi hava sürtünmesinin önemsiz olduğu ortamda şekildeki K noktasından serbest bırakılıyor.
Cismin L noktasındaki hızı vL, M noktasındaki hızı vM olduğuna göre vL/vM oranı kaçtır?
Çözüm:
Mekanik enerjinin korunumunda potansiyel enerji ile kinetik enerji toplamı her noktada sabitti.
Burada potansiyel enerji kinetik enerjiye dönüşmektedir.
Cismin harekete başladığı andan itibaren potansiyel enerji değişimi kinetik enerji değişimine eşit olur.
Buna göre hız değişiminin karesi ile yer değiştirme miktarı doğru orantılıdır.
Cevap 1/√2 dir.
Soru-15
2 kg kütleli x cismi düşey doğrultuda yukarı doğru 50 m/s ilk hızla fırlatılıyor.
Cismin K noktasından geçerken hızı 20 m/s olduğuna göre K noktasının yerden yüksekliği kaç m dir?
Çözüm:
Mekanik enerjinin korunumu sonucu yerdeki enerji ile K noktasındaki enerjiler toplamı eşit olmalıdır.
Cisim yerde sadece kinetik enerjiye, K noktasında hem potansiyel hem de kinetik enerjiye sahiptir.
1/2.502 = 10.h + 1/2.202
1250 = 10h + 200
10h = 1050
h = 105 m
Soru-16
2 kg kütleli bir cisim sürtünmeli yatay bir düzlemde 20 m/s hızla ilerlerken, bir süre sonra hızı 10 m/s oluyor. Buna göre kaç J enerji kaybı olmuştur?
Çözüm:
Soru-17
Kütlesi 2 kg olan bir K cismi sürtünmesiz sistemde şekildeki gibi 20 m/s hız ile ilerlemektedir.
Cisim eğik düzlemde en fazla h kadar yükselebildiğine göre h kaç m dir? (g = 10 m/s2, sin37=0,6; sin53=0,8)
Çözüm:
Öncelikle cisim ilk durumunda ve son durumda hangi enerjilere sahip olduğunu belirlenir.
İlk durumda cisim yerde ve bir hıza sahip bu nedenle sadece kinetik enerjisi vardır. Son durumda ise cisim belirli bir yükseklikte ancak duruyor bu nedenle sadece potansiyel enerjisi vardır.
Soru-18
Şekilde verilen sürtünmesiz düzlemde K noktasından serbest bırakılan cisim K, L, M, N ve P noktalarından geçiyor. Buna göre cismin K, L, M, N ve P noktalarındaki;
a) Mekanik enerjilerini ve
b) Kinetik enerjilerini kıyaslayın.
Çözüm:
a) Sürtünmesiz bir düzlem olduğu için mekanik enerji korunur.
K = L = M = N = P
b) Kinetik enerjilerin sıralaması;
Aşağıya doğru potansiyel enerji kinetik enerji dönüşür. Kinetik enerji artar.
N > L= M > K = P
Soru-19
Sürtünmesiz ortamda 2 kg kütleli bir cisim K noktasından serbest bırakılıyor L noktasına geldiğinde çekim potansiyel enerji değişimi kaç J dur?
Çözüm:
K ve L noktasının ayrı ayrı çekim potansiyel enerjileri;
K noktası;
Ep = 2.10.7 = 140 j
L noktası için;
Ep = 2.10.2 = 40 J
Enerji değişimi;
140 – 40 = 100 J dur.
Soru-20
Yukarıda verilen tabloda K, L ve M elektrikli ev aletlerinin harcadıkları enerjiler ve yaptıkları işler verilmiştir. Buna göre K, L ve M aletlerinin verimlerini kıyaslayınız.
Çözüm:
Verim formülünden;
K nın verimi : %25
L nin verimi : %25
M nin verimi : % 20 bulunur.
