5. sınıf fen bilimleri Kuvvetin Ölçülmesi testi ve çözümleri – İnteraktif Test
1) Bir cismin hareket durumunu değiştiren, şeklini bozan veya hızını artıran/azaltan etkiye ne ad verilir? Bu etkinin uluslararası birim sistemindeki (SI) birimi nedir?
Çözüm: Bir cismin hareket durumunu değiştiren (hızını, yönünü), şeklini bozan veya döndüren etkiye 'Kuvvet' denir. Kuvvetin uluslararası birim sistemindeki (SI) birimi 'Newton'dur (N). Enerji ve işin birimi Joule, kütlenin birimi kilogram, basıncın birimi ise Pascal'dır. Bu soru 5-6. sınıf düzeyindeki temel kavramları ölçer.
2) Kuvvetin büyüklüğünü ölçmek için kullanılan araca ne ad verilir? Bu araç hangi fiziksel prensibe göre çalışır?
Çözüm: Kuvvetin büyüklüğünü ölçmek için kullanılan araç 'Dinamometre'dir. Dinamometre, genellikle içinde bulunan yayların esneklik özelliğinden yararlanarak, uygulanan kuvvetle orantılı olarak uzamasını prensip edinir. Diğer seçenekler farklı fiziksel büyüklükleri ölçen araçlardır. Bu soru 5-6. sınıf düzeyinde temel bir bilgiyi test eder.
3) Aşağıdaki ifadelerden hangisi 'kütle' ve 'ağırlık' kavramları arasındaki farkı doğru bir şekilde açıklar?
Çözüm: Kütle, bir cisimdeki madde miktarı olup evrenin her yerinde sabittir ve birimi kilogramdır. Ağırlık ise, kütleye etki eden yerçekimi kuvvetidir, bu yüzden konuma göre (yerçekimi ivmesi değiştikçe) değişir ve birimi Newton'dur. Kütle skaler, ağırlık ise vektörel bir büyüklüktür. Ağırlık dinamometre ile, kütle eşit kollu terazi ile ölçülür. Bu soru 5-6. sınıf düzeyindeki temel kavram yanılgılarını giderir.
4) Bir dinamometre üzerine asılan cismin ağırlığını ölçmek için kullanılmıştır. Dinamometrenin yayında 2 birimlik uzama meydana geldiğinde 10 N değerini gösteriyorsa, aynı dinamometreye asılan başka bir cisim yayı 3 birim uzattığında kaç Newton ağırlık ölçer?
Çözüm: Dinamometrelerde yaydaki uzama miktarı, uygulanan kuvvetle doğru orantılıdır. Eğer 2 birim uzama 10 N kuvvete karşılık geliyorsa, dinamometrenin her birim uzaması 10 N / 2 birim = 5 N kuvvete karşılık gelir. Dolayısıyla, yay 3 birim uzadığında, ölçülen ağırlık 3 birim * 5 N/birim = 15 N olacaktır. Bu soru 7-8. sınıf düzeyindeki dinamometre okuma ve orantı kurma becerisini ölçer.
5) Ayşe'nin kütlesi 60 kg'dır. Dünya'da yerçekimi ivmesi yaklaşık olarak 10 m/s² olduğuna göre, Ayşe'nin Dünya'daki ağırlığı kaç Newton'dur?
Çözüm: Bir cismin ağırlığı (G), kütlesi (m) ile yerçekimi ivmesinin (g) çarpımına eşittir (G = m * g). Ayşe'nin kütlesi 60 kg ve yerçekimi ivmesi 10 m/s² olduğuna göre, Ayşe'nin ağırlığı = 60 kg * 10 m/s² = 600 N'dur. Bu soru 7-8. sınıf düzeyinde kütle-ağırlık ilişkisini hesaplama becerisini ölçer (LGS tipi).
6) Bir astronotun kütlesi Dünya'da 80 kg olarak ölçülmüştür. Astronot, yerçekimi ivmesinin Dünya'dakinin 1/6'sı olduğu Ay'a gittiğinde kütlesi ve ağırlığı nasıl değişir?
Çözüm: Kütle, bir cisimdeki madde miktarı olup evrenin her yerinde sabittir. Bu nedenle astronotun kütlesi Ay'a gittiğinde değişmez, yine 80 kg'dır. Ağırlık ise kütleye etki eden yerçekimi kuvveti olduğu için yerçekimi ivmesinin azaldığı Ay'da ağırlığı da Dünya'daki ağırlığının 1/6'sı kadar azalır. Bu soru 7-8. sınıf düzeyinde kütle ve ağırlık kavramlarının konumdan etkilenme durumunu karşılaştırma becerisini ölçer (LGS tipi).
7) Bir cismin pürüzlü yatay bir yüzey üzerinde sabit hızla hareket ettirilmesi için gerekli olan kuvveti dinamometre ile ölçmek isteyen bir öğrenci hangi kuvveti ölçmüş olur?
Çözüm: Bir cismin pürüzlü bir yüzey üzerinde sabit hızla hareket ettirilmesi için çekilen kuvvet, sürtünme kuvvetine eşit ve zıt yöndedir. Dinamometre ile cismi çekerken ölçülen değer, bu durumda sürtünme kuvvetinin büyüklüğünü verecektir. Diğer kuvvetler farklı fiziksel durumları ifade eder. Bu soru 7-8. sınıf düzeyinde sürtünme kuvvetinin ölçülmesi ve günlük hayatla ilişkilendirme becerisini ölçer.
8) Bir cisme aynı doğrultuda ve aynı yönde 30 N ve 20 N büyüklüğünde iki kuvvet etki etmektedir. Bu cisimden 10 N'luk bir kuvvet zıt yönde etki ederse, cisme etki eden bileşke kuvvetin büyüklüğü kaç N olur?
Çözüm: Aynı doğrultuda ve aynı yönde etki eden kuvvetler toplanır: 30 N + 20 N = 50 N. Zıt yönde etki eden kuvvet ise bu toplamdan çıkarılır: 50 N - 10 N = 40 N. Dolayısıyla cisme etki eden bileşke kuvvetin büyüklüğü 40 N olur. Bu soru 7-8. sınıf düzeyinde bileşke kuvvet hesaplama becerisini ölçer.
9) Kuvvet, büyüklüğü ve yönü olan bir vektörel büyüklüktür. Bir cismin üzerine etki eden kuvveti tanımlarken aşağıdakilerden hangisi göz önünde bulundurulmalıdır?
Çözüm: Kuvvet, vektörel bir büyüklük olduğu için sadece büyüklüğü ile değil, aynı zamanda yönü ve uygulama noktası ile de tam olarak tanımlanır. Bu üç özellik, kuvvetin cisim üzerindeki etkisini belirler. Örneğin, aynı büyüklükteki iki kuvvet farklı yönlerde veya farklı noktalardan uygulandığında cisim üzerinde farklı etkiler yaratır. Bu soru 9-10. sınıf düzeyinde kuvvetin vektörel doğasını kavramayı test eder.
10) Bir dinamometrenin üzerinde 0'dan 50 N'a kadar 10 eşit bölmeye ayrıldığı görülmektedir. Bu dinamometrenin ölçüm aralığı ve hassasiyeti (ölçebileceği en küçük değer) aşağıdakilerden hangisinde doğru verilmiştir?
Çözüm: Dinamometrenin ölçüm aralığı, ölçebileceği en küçük değerden en büyük değere kadardır. Burada 0'dan 50 N'a kadar olduğu için ölçüm aralığı 50 N'dur. Hassasiyet (duyarlılık) ise, ölçüm aralığının bölme sayısına bölünmesiyle bulunur. 50 N / 10 bölme = 5 N/bölme. Yani her bir bölme 5 N'luk bir kuvveti temsil eder. Dolayısıyla hassasiyet 5 N'dur. Bu soru 9-10. sınıf düzeyinde ölçüm araçlarının özelliklerini yorumlama becerisini ölçer.
11) Bir cismin havadaki ağırlığı dinamometre ile 40 N olarak ölçülmüştür. Aynı cisim su dolu bir kaba tamamen batırıldığında dinamometre 25 N değerini gösteriyor. Buna göre cismin suya battığında etki eden kaldırma kuvveti kaç Newton'dur?
Çözüm: Bir cismin sıvı içinde ölçülen ağırlığı (görünür ağırlık), cismin havadaki ağırlığından (gerçek ağırlık) kaldırma kuvveti çıkarılarak bulunur. Kaldırma kuvveti (Fk) = Gerçek Ağırlık (Gh) - Görünür Ağırlık (Gg). Verilen değerlere göre: Fk = 40 N - 25 N = 15 N. Bu soru 9-10. sınıf düzeyinde kaldırma kuvvetini dinamometre ölçümleri üzerinden hesaplama becerisini ölçer.
12) Bir öğrenci, bir tahta bloğu farklı yüzeyler (buz, ahşap, zımpara kağıdı) üzerinde dinamometre ile çekerek sürtünme kuvvetlerini ölçüyor. Bu deney sonucunda sürtünme kuvvetinin hangi faktörlere bağlı olduğunu gözlemleyebilir?
Çözüm: Sürtünme kuvvetinin büyüklüğü temel olarak temas eden yüzeylerin cinsine (pürüzlülüğüne) ve yüzeye dik etki eden kuvvete (yani cismin ağırlığına veya yüzeye uygulanan normal kuvvete) bağlıdır. Buz, ahşap ve zımpara kağıdı gibi farklı yüzeyler kullanarak yüzeyin cinsi, tahta bloğun ağırlığı değiştirilerek de yüzeye dik etki eden kuvvetin etkisi gözlemlenebilir. Bu soru 9-10. sınıf düzeyinde sürtünme kuvvetini etkileyen faktörleri deneysel yorumlama becerisini ölçer.
13) Yay sabiti 200 N/m olan bir yaya 50 N büyüklüğünde bir kuvvet uygulandığında yay kaç santimetre uzar?
Çözüm: Hooke Yasası'na göre uygulanan kuvvet (F), yay sabiti (k) ile uzama miktarının (x) çarpımına eşittir: F = k * x. Verilen değerler: F = 50 N, k = 200 N/m. Denklemi x için çözersek: x = F / k = 50 N / 200 N/m = 0.25 metre. Soruda uzama miktarını santimetre cinsinden istediği için 0.25 m * 100 cm/m = 25 cm olur. Bu soru 11-12. sınıf düzeyinde Hooke Yasası'nı kullanarak yay uzamasını hesaplama becerisini ölçer (YKS tipi).
14) İki özdeş yaydan (yay sabiti k) biri bir cisme bağlanarak bir dinamometre ile çekiliyor ve x kadar uzama ölçülüyor. Eğer bu iki özdeş yay seri bağlanarak aynı cisim çekilirse yaylardaki toplam uzama miktarı nasıl değişir?
Çözüm: Bir yaya F kuvveti uygulandığında uzaması x ise (F=kx), yay sabiti k olan her bir yay x kadar uzar. Yaylar seri bağlandığında, uygulanan F kuvveti her bir yayın üzerinden geçer. Yani her yay F kuvvetiyle ayrı ayrı çekiliyormuş gibi uzar. Bu durumda her bir yay x kadar uzayacağı için toplam uzama x + x = 2x olur. Seri bağlı yayların eşdeğer yay sabiti azalır, dolayısıyla uzama artar. Bu soru 11-12. sınıf düzeyinde yayların seri bağlanma durumunu kuvvet-uzama ilişkisi açısından yorumlama becerisini ölçer (YKS tipi).
15) Düz bir yolda 2 m/s² ivme ile hızlanan 5 kg kütleli bir cisim, dinamometre ile çekilmektedir. Sürtünmeler ihmal edildiğine göre, dinamometrenin gösterdiği değer kaç Newton'dur?
Çözüm: Newton'un İkinci Hareket Yasası'na (F=ma) göre, cisme etki eden net kuvvet, cismin kütlesi ile ivmesinin çarpımına eşittir. Verilen değerler: kütle (m) = 5 kg, ivme (a) = 2 m/s². Net kuvvet (F) = m * a = 5 kg * 2 m/s² = 10 N. Sürtünmeler ihmal edildiği için dinamometrenin gösterdiği değer, cismi hızlandıran bu net kuvvettir. Bu soru 11-12. sınıf düzeyinde F=ma ilişkisini kullanarak dinamik sistemlerde kuvvet hesaplama becerisini ölçer (YKS tipi).
16) Bir tahta bloğun yatay bir zeminde çekilmesiyle oluşan kinetik sürtünme kuvveti 20 N olarak ölçülmüştür. Tahta bloğun kütlesi 5 kg ve yerçekimi ivmesi 10 m/s² olduğuna göre, tahta blok ile zemin arasındaki kinetik sürtünme katsayısı kaçtır?
Çözüm: Kinetik sürtünme kuvveti (F_s) formülü F_s = μ_k * N'dir. Burada μ_k kinetik sürtünme katsayısı, N ise yüzeye dik etki eden normal kuvvettir. Yatay zeminde cismin ağırlığı normal kuvvete eşittir (N = mg). Cismin ağırlığı = 5 kg * 10 m/s² = 50 N. O zaman N = 50 N. Sürtünme kuvveti 20 N olduğuna göre: 20 N = μ_k * 50 N. μ_k = 20 / 50 = 0.4. Bu soru 11-12. sınıf düzeyinde sürtünme katsayısı hesaplama becerisini ölçer (YKS tipi).
17) Marketlerde kullanılan elektronik tartılar, üzerine konulan ürünün kütlesini ölçerek ağırlığını hesaplar ve genellikle kilogram cinsinden gösterir. Bu tartıların temel çalışma prensibi, kuvvet ölçümüyle doğrudan ilişkilidir. Buna göre, elektronik tartıların işleyişinde hangi fiziksel kavram ön plandadır?
Çözüm: Elektronik tartılar, üzerlerine konulan cismin uyguladığı kuvveti (ağırlığı) ölçen kuvvet sensörleri (load cell) aracılığıyla çalışır. Bu sensörler genellikle bir metalin veya yarı iletken malzemenin uygulanan kuvvete bağlı olarak şekil değiştirmesi (esneklik) ve bu deformasyonun elektriksel sinyale dönüştürülmesi prensibine dayanır. Elde edilen sinyal, özel bir elektronik devre tarafından işlenerek cismin ağırlığına karşılık gelen kütle değeri olarak ekranda gösterilir. Bu soru günlük hayatta kuvvet ölçümünün bir uygulamasını KPSS/Ehliyet sınavları formatında sorgular.
18) Trafik kazalarında araç içindeki yolcuların maruz kaldığı kuvveti azaltmak için emniyet kemerleri hayati önem taşır. Emniyet kemeri, çarpışma anında yolcunun vücuduna etki eden kuvveti nasıl azaltır?
Çözüm: Emniyet kemeri, çarpışma anında yolcunun aracın içine veya ön panele çarpmasını engelleyerek durma süresini uzatır. Fizikte itme-momentum teoremi (Ft = Δp) gereği, momentum değişimi (Δp) sabit kaldığında durma süresi (t) uzatıldığında yolcuya etki eden ortalama kuvvet (F) azalır. Ayrıca emniyet kemeri, kuvveti vücudun daha geniş bir yüzeyine (göğüs ve omuzlara) yayarak belirli bir noktaya binen basıncı azaltır. Bu soru günlük hayattaki güvenlik önlemlerinin kuvvet prensipleriyle açıklanmasını KPSS/Ehliyet sınavları formatında sorgular.
19) Bir cismin kütlesi ile ağırlığı arasındaki ilişkiyi gösteren aşağıdaki grafiklerden hangisi doğru çizilmiştir?
Çözüm: Bir cismin ağırlığı (G), kütlesi (m) ile yerçekimi ivmesinin (g) çarpımına eşittir (G = m * g). Yerçekimi ivmesi (g) belirli bir konumda sabit bir değer olduğu için, ağırlık ile kütle arasında doğru orantılı bir ilişki vardır. Yani kütle iki katına çıktığında ağırlık da iki katına çıkar. Bu ilişki grafikte orijinden geçen düz bir doğru ile gösterilir. Bu soru LGS/YKS hazırlık soruları kapsamında grafik yorumlama becerisini ölçer.
20) Bir fizik öğretmeni, öğrencilerine bir dinamometrenin çalışma prensibi ve kullanım alanları hakkında bir ödev vermiştir. Aşağıdaki öğrenci ifadelerinden hangisi dinamometre hakkında yanlış bir bilgi içermektedir?
Çözüm: Bir dinamometrenin ölçebileceği maksimum kuvvet, yayının esneklik sınırının ötesine geçtiğinde yay kalıcı olarak deforme olur ve dinamometre doğru ölçüm yapamaz hale gelir, hatta bozulabilir. Doğru sonuçlar alabilmek için ölçülmek istenen kuvvetin dinamometrenin ölçüm aralığı içinde olması ve yayı esneklik sınırını aşmaması gerekir. Diğer ifadeler dinamometre hakkında doğru bilgilerdir. Bu soru MEB yazılı sınav formatına uygun olarak çoktan seçmeli ve bilgi ağırlıklı bir sorudur.
Skor: 0/0 (0%)
Kuvvetin Ölçülmesi
Kuvvetin Ölçülmesi konusunda kapsamlı bir anlatım aşağıdadır.