7. sınıf fen bilimleri 7. sınıf fen bilimleri Kuvvet ve Enerji testi ve çözümleri – İnteraktif Test
1) Bir cismi hareket ettirmek veya şeklini değiştirmek için uygulanan etkiye ne ad verilir?
Çözüm: Cisimleri itme, çekme, hızlandırma, yavaşlatma, durdurma veya şeklini değiştirme gibi etkiler yaratan fiziksel etkiye 'Kuvvet' denir. Enerji, iş yapabilme yeteneğidir; iş, bir kuvvete bağlı olarak bir cismin yer değiştirmesidir; güç ise iş yapma hızıdır.
2) Aşağıdaki durumlardan hangisinde sürtünme kuvvetinin olumsuz bir etkisi gözlemlenir?
Çözüm: Sürtünme kuvveti, hareketli yüzeyler arasında ısıya dönüşen enerji kaybına neden olarak makine parçalarının aşınmasına yol açar. Diğer seçenekler sürtünmenin faydalı olduğu durumlardır: Frenleme, yürüme, cisimlerin sabit kalması ve hız kontrolü.
3) Bir varlığın kütlesi ve ağırlığı ile ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
Çözüm: Kütle, bir cisimdeki madde miktarıdır ve değişmez bir büyüklüktür, birimi kilogramdır. Ağırlık ise, kütleye etki eden yer çekimi kuvvetidir ve bulunduğu yere (yer çekimi ivmesine) göre değişir, birimi Newton'dır. Kütle terazi ile, ağırlık dinamometre ile ölçülür.
4) Yukarıda duran bir topun sahip olduğu enerji türü aşağıdakilerden hangisidir?
Çözüm: Yüksek bir yerde duran bir cismin sahip olduğu enerji, konumundan dolayı sahip olduğu 'Potansiyel enerji'dir. Kinetik enerji hareket halindeki cisimlerde bulunur. Diğerleri farklı enerji türleridir.
5) Fiziksel anlamda iş yapabilmek için aşağıdaki koşullardan hangisinin sağlanması *zorunlu değildir*?
Çözüm: Fiziksel anlamda iş (W), bir cisme uygulanan kuvvet (F) ile kuvvetin etkisiyle cismin yer değiştirmesi (x) çarpımıdır (W=F.x). Kuvvet uygulanmalı, yer değiştirme olmalı ve kuvvet ile yer değiştirme aynı doğrultuda olmalıdır. Cismin hızının artması (yani kinetik enerjisinin artması) işin bir sonucu olabilir ama iş yapmanın zorunlu koşulu değildir. Örneğin, sabit hızla hareket eden bir cisme etki eden net kuvvet sıfır olsa bile, sürtünme kuvvetine karşı iş yapılabilir.
6) Bir cismin kinetik enerjisi ile ilgili aşağıdakilerden hangisi yanlıştır?
Çözüm: Kinetik enerji (E_k = 1/2 m v^2) cismin kütlesi (m) ve hızına (v) bağlıdır. Cismin hareketinden kaynaklanır. Yer çekimi potansiyel enerjisi ise cismin konumuna (yüksekliğine) bağlıdır ve kinetik enerji ile doğrudan bir bağımlılığı yoktur, ancak enerji dönüşümlerinde birbirlerine dönüşebilirler.
7) Yer seviyesinden belirli bir yüksekliğe çıkarılan bir cismin yer çekimi potansiyel enerjisi artar. Bu durum, potansiyel enerjinin hangi faktörlere bağlı olduğunu gösterir?
Çözüm: Yer çekimi potansiyel enerjisi (E_p = mgh) cismin kütlesi (m), yer çekimi ivmesi (g) ve yerden yüksekliğine (h) bağlıdır. Belirli bir yüksekliğe çıkarılması yüksekliğin, potansiyel enerjinin artışına neden olması da bu bağımlılığı gösterir.
8) Bir lunaparkta hız treni, en yüksek noktadan aşağıya doğru hareket etmeye başladığında, enerjisinde meydana gelen değişim aşağıdakilerden hangisidir?
Çözüm: Hız treni en yüksek noktadan aşağıya doğru hareket ederken yüksekliği azaldığı için yer çekimi potansiyel enerjisi azalır. Aynı zamanda, aşağı doğru hızlandığı için kinetik enerjisi artar. Sürtünme ihmal edilirse toplam mekanik enerji (potansiyel + kinetik) sabit kalır.
9) Bir işçi, 50 kg'lık bir kutuyu 10 metre yukarıya 20 saniyede taşıyor. Aynı işi başka bir işçi 10 saniyede yapıyor. İkinci işçinin gücü ile ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur? (g=10 m/s^2 alınız)
Çözüm: Yapılan iş (W) her iki durumda da aynıdır: W = mgh = 50 kg * 10 m/s^2 * 10 m = 5000 Joule. Güç (P) = İş / Zaman. Birinci işçinin gücü P1 = 5000 J / 20 s = 250 Watt. İkinci işçinin gücü P2 = 5000 J / 10 s = 500 Watt. Dolayısıyla, ikinci işçinin gücü birinci işçinin gücünün iki katıdır.
10) Yatay ve sürtünmesiz bir düzlemde durmakta olan 4 kg kütleli bir cisme, yatay doğrultuda 10 N büyüklüğünde sabit bir kuvvet uygulanıyor. Cisim 5 metre yol aldığında kuvvetin yaptığı iş kaç Joule olur?
Çözüm: Kuvvetin yaptığı iş (W), kuvvetin (F) büyüklüğü ile yer değiştirme (x) çarpımıdır, W = F * x. Burada F = 10 N ve x = 5 m'dir. O halde, W = 10 N * 5 m = 50 Joule. Kütle bilgisi bu soruda doğrudan iş hesaplaması için gerekli değildir, ancak cismin ivmesi ve kinetik enerjisi hesaplanabilir.
11) Hava sürtünmesinin ihmal edildiği bir ortamda, yerden belirli bir yükseklikten serbest bırakılan bir top yere düşene kadar geçen sürede topun mekanik enerjisi hakkında aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
Çözüm: Hava sürtünmesi gibi dış etkenler ihmal edildiğinde, bir sistemin toplam mekanik enerjisi (kinetik enerji + potansiyel enerji) korunur. Top düşerken potansiyel enerjisi azalır, ancak bu enerji kinetik enerjiye dönüşür ve toplam mekanik enerji sabit kalır.
12) Enerji verimliliği uygulamaları ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?
Çözüm: Enerji verimliliği, enerji tasarrufu ve kaynakların daha etkin kullanılması anlamına gelir. Enerjinin korunumu yasasına göre enerji yok edilemez veya yeniden üretilemez, sadece bir türden başka bir türe dönüşebilir. Enerji verimliliği enerjiyi yok etmek değil, onu daha akıllıca kullanmaktır.
13) Bir bisikletli, düz yolda sabit süratle ilerlerken pedal çevirmeyi bırakırsa, bir süre sonra durur. Bisikletlinin durmasına neden olan temel kuvvet aşağıdakilerden hangisidir?
Çözüm: Pedal çevirmeyi bıraktığında bisikletliyi yavaşlatarak durduran kuvvet, yer ile tekerlekler arasındaki sürtünme kuvveti ve hava direnci (bir tür sürtünme) kuvvetidir. Yer çekimi dikey yönde etki ederken, kas kuvveti itici bir kuvvettir, kaldırma kuvveti batmayı engeller, manyetik kuvvet ise bu durumda etkisizdir.
14) Aşağıdaki basit makinelerden hangisi hem kuvvetten hem de yoldan kazanç *sağlamaz*?
Çözüm: Basit makinelerde işten kazanç sağlanmaz. Kuvvetten kazanç varsa yoldan kayıp, yoldan kazanç varsa kuvvetten kayıp vardır. Sabit makara, uygulanan kuvvetin yönünü değiştirir ancak ne kuvvetten ne de yoldan kazanç sağlar. Kuvvetin büyüklüğü yüke eşit, yol da yükün aldığı yola eşittir.
15) Yüksekten bırakılan bir cismin yere çarpma hızı (V) ve kütlesi (m) bilinmektedir. Hava direnci ihmal edildiğinde, cismin yere çarptığı andaki kinetik enerjisi (E_k) ve yere çarpana kadar yer çekimi kuvvetinin yaptığı iş (W_g) arasındaki ilişki nasıldır?
Çözüm: İş-enerji teoremine göre, sürtünmesiz bir ortamda bir cisme etki eden net kuvvetin yaptığı iş, cismin kinetik enerji değişimine eşittir. Yüksekten serbest bırakılan bir cisim için yer çekimi kuvvetinin yaptığı iş, cismin başlangıçtaki potansiyel enerjisindeki azalmaya eşittir. Bu potansiyel enerji azalması tamamen kinetik enerji artışına dönüşür. Dolayısıyla, yere çarptığı andaki kinetik enerjisi, yer çekimi kuvvetinin yaptığı işe (başlangıçtaki potansiyel enerjisine) eşittir. (W_g = ΔE_k = E_k_son - E_k_ilk, E_k_ilk = 0 olduğundan W_g = E_k_son).
16) Yatay bir yolda sabit süratle hareket eden bir kamyona etki eden motor kuvveti 2000 N'dur. Kamyonun bu hareketi sırasında motorun gücü 40 kW ise, kamyonun sürati kaç m/s'dir?
Çözüm: Güç (P), bir kuvvete bağlı olarak bir cismin sabit hızla hareket etmesi durumunda P = F * v formülü ile hesaplanır. Burada F = 2000 N ve P = 40 kW = 40000 W'dır. Formülü kullanarak hızı (v) bulabiliriz: v = P / F = 40000 W / 2000 N = 20 m/s.
17) Bir yayı x kadar sıkıştırmak için F kuvveti uygulanıyor ve yayda depolanan potansiyel enerji E oluyor. Aynı yayı 2x kadar sıkıştırmak için gereken kuvvet ve yayda depolanan enerji ne olur?
Çözüm: Yay kuvveti (Hooke Yasası) F = kx ile, yayda depolanan potansiyel enerji ise E_yay = 1/2 kx^2 ile verilir. Yayı x kadar sıkıştırdığımızda F = kx ve E = 1/2 kx^2 olur. Yayı 2x kadar sıkıştırdığımızda: Kuvvet F' = k(2x) = 2(kx) = 2F olur. Enerji E' = 1/2 k(2x)^2 = 1/2 k(4x^2) = 4(1/2 kx^2) = 4E olur. Yani gereken kuvvet 2F, depolanan enerji 4E olur.
18) Kuvvet-yol grafiği verilen bir cisim için, grafiğin altında kalan alan neyi ifade eder?
Çözüm: Kuvvet-yol grafiğinin altında kalan alan, uygulanan kuvvetin cisim üzerinde yaptığı işi (W = F * Δx) temsil eder. Bu, işin temel tanımından ve grafiksel yorumundan gelir.
19) Sürtünmesiz bir ortamda, yerden eğik olarak atılan bir cismin hareketli boyunca aşağıdakilerden hangisi *değişmez*?
Çözüm: Sürtünmesiz bir ortamda, dış kuvvetler tarafından iş yapılmadığı sürece bir cismin toplam mekanik enerjisi (kinetik enerji + potansiyel enerji) korunur ve değişmez. Cismin potansiyel enerjisi yüksekliğe bağlı olarak, kinetik enerjisi hıza bağlı olarak sürekli değişir. Hızı hem yön hem de büyüklük olarak değişir. İvmesi ise her zaman yer çekimi ivmesi (g) kadardır ve yönü yere doğrudur, dolayısıyla bu da değişmez bir niceliktir. Ancak seçeneklerde 'İvmesi (yer çekimi ivmesi)' ve 'Mekanik enerjisi' bulunuyor. Yer çekimi ivmesi değişmeyen tek kuvvettir. Mekanik enerji de değişmez. Ancak burada sorulan cismin *hareketi boyunca* değişmeyen fiziksel büyüklük. Eğer yer çekimi ivmesi değişen bir 'ivme' olarak değil de bir 'sabit' olarak ele alınırsa mekanik enerji de doğrudur. Genellikle bu tip sorularda 'mekanik enerji' cevap olarak beklenir çünkü enerji dönüşümü olsa da toplam enerji korunur. İvme sabittir ama kuvvetin etkisiyle potansiyel ve kinetik sürekli değişir. Yer çekimi ivmesi, cisme etki eden net kuvvetin neden olduğu ivmedir ve büyüklüğü ile yönü hareket boyunca sabittir (hava sürtünmesi yoksa). Mekanik enerji de korunur. Ancak, eğer seçeneklerde 'ivmesi' varsa bu da kesinlikle değişmeyen bir niceliktir. 'Hızı' değişir (hem büyüklük hem yön), 'kinetik' ve 'potansiyel' enerjisi de değişir. Mekanik enerji ise korunur. Bu durumda iki doğru cevap varmış gibi görünüyor. Ancak fizik sorularında 'mekanik enerji' korunumu daha çok vurgulanır. Eğer bir cismin ivmesi değişiyorsa, net kuvvet değişiyor demektir ki bu durumda yer çekimi ivmesi sabit olduğu için genellikle bu bir 'değişmeyen' olarak kabul edilir. İvme, bu bağlamda, hareketin kendisinden bağımsız olarak sabittir. Genel kabulde 'Mekanik enerji' bu tür soruların aranan cevabıdır çünkü enerji dönüşümleri sırasında bile toplam 'enerji' korunur.
20) Fosil yakıtların kullanımının azaltılması ve enerji bağımsızlığının sağlanması amacıyla aşağıdakilerden hangisinin yaygınlaştırılması önemlidir?
Çözüm: Fosil yakıtların kullanımını azaltmak ve enerji bağımsızlığını sağlamak için karbon emisyonu düşük veya sıfır olan, tükenmeyen 'yenilenebilir enerji kaynakları' (güneş, rüzgar, jeotermal, hidrolik vb.) kullanılması esastır. Termik santraller fosil yakıt kullanır, nükleer enerji yenilenebilir değildir ve atık sorunu vardır, petrol/doğalgaz araştırması ve benzinli araç teşviki ise fosil yakıt tüketimini artırır.
Skor: 0/0 (0%)
Kuvvet ve Enerji
Kuvvet ve Enerji konusunda kapsamlı bir anlatım aşağıdadır.