10. Sınıf Fizik 1. Dönem 2. Yazılı Soruları ve Cevapları

Bir yaylı dinamometre testi üzerinde kuvvet sensörüyle yapılan deneyde cisme yatay doğrultuda 12 m boyunca sabit 15 N kuvvet uygulanmıştır. Kuvvet ile yer değiştirme aynı yönlüdür ve farklı etkilerin yaptığı iş bu ilk incelemede hesaba katılmamaktadır. Veriler aşağıdaki kuvvet-yer değiştirme grafiği ile gösterilecektir. Öğrenciler işin yalnızca kuvvetin büyüklüğüne bakılarak belirlenip belirlenemeyeceğini tartışıyor.

a) Kuvvet-yer değiştirme grafiğinin altında kalan alanı geometrik yolla hesaplayınız.
b) Bulduğunuz alanın fiziksel anlamını ve birimini açıklayınız.
c) Kuvvet sabitken yer değiştirme iki katına çıkarsa işin neden değişeceğini gerekçelendiriniz.

Bir makine taşıma bandı doğrusal ray boyunca iki aşamada çekiliyor. İlk 2 m boyunca 30 N, sonraki 2 m boyunca 36 N yatay kuvvet uygulanıyor. Kuvvet her aşamada sabit ve yer değiştirmeyle aynı yönlüdür; toplam yol iki aşamanın uzunlukları toplamıdır. Ekip, değişen kuvvetin yaptığı işi kuvvet-yer değiştirme grafiğini alanlara bölerek bulmayı planlıyor.

a) Her aşamadaki işi ayrı hesaplayınız.
b) Toplam işi bulunuz ve grafikte alanların toplamı olarak yorumlayınız.
c) Yalnızca ilk aşamadaki kuvvet kullanılsaydı toplam işin nasıl değişeceğini açıklayınız.

Bir fabrika presi ile yapılan deneyde 15 kg yük, düşey doğrultuda 8 m yükseltiliyor. Bu işlem 12 s sürüyor ve yükün başlangıç ile bitiş hızları sıfır kabul ediliyor. Sistem için sürtünme ihmal edildiğinden yük üzerinde yapılan yararlı iş, mekanik enerji değişimine eşittir. İki öğrenci 'çok güç harcayan cihaz mutlaka daha çok iş yapar' görüşünü tartışıyor.

a) Yükün potansiyel enerji artışını bulunuz.
b) İşin joule, gücün watt cinsinden değerlerini hesaplayınız.
c) İş ve gücün farklı fiziksel nicelikler olduğunu bu sayıların yardımıyla gösteriniz.

Bir depo kaldırma düzeneği sabit hızla hareket ederken 35 kg kütleli bir yükü 4 m yükseğe 7 s içinde kaldırıyor. Deneyin raporunda g=10 m/s² alınmış; ancak öğrencilerden biri yükseklik yerine zamanı kullanarak iş hesaplamaya çalışmıştır. Aynı işi yapan iki motorun birinin daha kısa sürede tamamlaması isteniyor.

a) Mekanik iş için doğru bağıntıyı seçip sonucu bulunuz.
b) Gücü ve birimini hesaplayınız.
c) Daha kısa sürede çalışan motorun neden daha güçlü olduğunu enerji aktarım hızı üzerinden açıklayınız.

Bir bisiklet dinamosu düzeneği için hazırlanan tanıtım kartında kaynak enerji hareket enerjisi, dönüştürücü mekanizmada ortaya çıkan enerji elektrik enerjisi ve yararlı sonuç işık enerjisi olarak kaydediliyor. Fakat öğrenciler enerjinin bir türden başka türe geçmesini, enerjinin artması olarak yorumlamamaları gerektiğini öğreniyor. Deney ortamı yalıtılmış olmadığı için bir miktar enerji çevreye aktarılabiliyor.

a) Üç basamağı uygun enerji biçimleriyle eşleştiriniz.
b) Çevreye gerçekleşebilecek iki aktarımı belirtiniz.
c) Sistem ile çevre birlikte ele alındığında enerji bilançosunun neden korunacağını açıklayınız.

Bir dağ bisikleti inişi için deney başında m=4 kg olan cisim zemine göre 6 m yüksektedir ve hareketsiz tutulmaktadır. Sürtünmenin ihmal edildiği ortamda cisim serbest bırakıldığında potansiyel enerji kinetik enerjiye dönüşür. Hareketin orta noktasında, yani 3 m yükseklikte iki enerji türünün miktarını ayrı hesaplayarak karşılaştırmak isteniyor.

a) Başlangıçtaki toplam mekanik enerjiyi belirleyiniz.
b) Orta yükseklikte Ep ve Ek değerlerini bulunuz.
c) Enerji dönüşümü varken toplam enerjinin neden değişmediğini açıklayınız.

Bir kıyı kasabası yöneticileri, enerji tüketimini düşürme projesine ek olarak rüzgâr, jeotermal ve petrol kaynaklarından yararlanmayı planlıyor. Yöredeki doğal koşullar henüz ayrıntılı ölçülmediği için tek bir santral türünü peşinen seçmenin doğru olmayabileceği söyleniyor. Öğrenciler karar verirken kaynakların yenilenebilir oluşunu, çevreye etkilerini ve üretim sürekliliğini değerlendirecek.

a) Üç kaynağı türüne göre sınıflandırınız.
b) Yenilenebilir iki kaynağın karşılaşabileceği iki farklı üretim sınırlamasını açıklayınız.
c) Veriye dayalı karar için hangi yerel ölçümlerin gerekli olacağını söyleyiniz.