🎓 9. Sınıf
📚 9. Sınıf Fizik
💡 9. Sınıf Fizik: Enerji Çözümlü Sorular
9. Sınıf Fizik: Enerji Çözümlü Sorular
Soru 1:
Bir cismin kinetik enerjisi, hareket enerjisi olarak da bilinir. Kütlesi 4 kg olan bir araba, 5 m/s hızla hareket etmektedir. Bu arabanın kinetik enerjisi kaç Joule'dür? 🚗💨
Çözüm:
Bu soruyu çözmek için Kinetik Enerji formülünü kullanacağız.
- Kinetik Enerji (KE) formülü: \( KE = \frac{1}{2}mv^2 \)
- Burada:
- \( m \) = cismin kütlesi (kg)
- \( v \) = cismin hızı (m/s)
- Verilenler:
- Kütle \( m = 4 \) kg
- Hız \( v = 5 \) m/s
- Formülde yerine koyalım:
- \( KE = \frac{1}{2} \times 4 \text{ kg} \times (5 \text{ m/s})^2 \)
- \( KE = \frac{1}{2} \times 4 \times 25 \)
- \( KE = 2 \times 25 \)
- \( KE = 50 \) Joule
Soru 2:
Potansiyel enerji, bir cismin konumundan dolayı sahip olduğu enerjidir. Yerde duran bir elma, 2 metre yükseklikteki bir masanın üzerine konuluyor. Elmanın kütlesi 0.5 kg olduğuna göre, masanın üzerinde sahip olduğu yerçekimsel potansiyel enerjisi kaç Joule'dür? 🍎⬆️
Çözüm:
Bu soruyu çözmek için Yerçekimsel Potansiyel Enerji formülünü kullanacağız.
- Yerçekimsel Potansiyel Enerji (PE) formülü: \( PE = mgh \)
- Burada:
- \( m \) = cismin kütlesi (kg)
- \( g \) = yerçekimi ivmesi (yaklaşık 10 m/s²)
- \( h \) = cismin yerden yüksekliği (m)
- Verilenler:
- Kütle \( m = 0.5 \) kg
- Yerçekimi ivmesi \( g \approx 10 \) m/s²
- Yükseklik \( h = 2 \) m
- Formülde yerine koyalım:
- \( PE = 0.5 \text{ kg} \times 10 \text{ m/s}^2 \times 2 \text{ m} \)
- \( PE = 5 \times 2 \)
- \( PE = 10 \) Joule
Soru 3:
Enerji dönüşümüne bir örnek verelim. 10 kg kütleli bir top, 20 metre yükseklikten serbest bırakılıyor. Top yere düşerken potansiyel enerjisi kinetik enerjiye dönüşür. Top yere çarpmadan hemen önceki kinetik enerjisi kaç Joule olur? (Sürtünmeler ihmal edilecektir. \( g = 10 \) m/s²) ⚽️⬇️
Çözüm:
Bu soruda enerjinin korunumu ilkesini kullanacağız. Enerji yoktan var edilemez veya vardan yok edilemez, sadece şekil değiştirir.
- Başlangıçta (20 metre yükseklikte) topun sahip olduğu potansiyel enerji:
- \( PE_{başlangıç} = mgh \)
- \( PE_{başlangıç} = 10 \text{ kg} \times 10 \text{ m/s}^2 \times 20 \text{ m} \)
- \( PE_{başlangıç} = 1000 \) Joule
- Başlangıçta top durduğu için kinetik enerjisi sıfırdır.
- Enerjinin korunumu gereği, top yere çarpmadan hemen önceki toplam enerjisi, başlangıçtaki toplam enerjisine eşittir.
- Yere çarpmadan hemen önce topun sahip olduğu potansiyel enerjisi sıfır kabul edilir (yer seviyesinde).
- Bu durumda, yere çarpmadan hemen önceki kinetik enerjisi, başlangıçtaki potansiyel enerjisine eşit olacaktır.
- \( KE_{son} = PE_{başlangıç} \)
- \( KE_{son} = 1000 \) Joule
Soru 4:
Bir bisikletçi, 500 metre uzunluğundaki bir yokuşu tırmanmaya başlıyor. Bisikletçinin ve bisikletin toplam kütlesi 70 kg'dır. Yokuşun sonunda bisikletçinin yüksekliği 50 metre artmıştır. Bisikletçi yokuşu tırmanırken yaptığı işin ne kadarının potansiyel enerjiye dönüştüğünü hesaplayınız. (Sürtünmeler ihmal edilmiştir. \( g = 10 \) m/s²) 🚴♀️⬆️
Çözüm:
Bu soruda, bisikletçinin yokuşu tırmanırken yaptığı işin potansiyel enerjiye dönüşen kısmını hesaplayacağız.
- Yapılan işin potansiyel enerjiye dönüşen kısmı, cismin son potansiyel enerjisi ile ilk potansiyel enerjisi arasındaki farktır.
- Potansiyel Enerji (PE) formülü: \( PE = mgh \)
- Verilenler:
- Kütle \( m = 70 \) kg
- Yerçekimi ivmesi \( g = 10 \) m/s²
- Yükseklik değişimi \( \Delta h = 50 \) m
- Potansiyel enerji değişimi (yapılan işin potansiyele dönüşen kısmı):
- \( \Delta PE = PE_{son} - PE_{başlangıç} \)
- \( \Delta PE = mgh_{son} - mgh_{başlangıç} \)
- \( \Delta PE = mg(h_{son} - h_{başlangıç}) \)
- \( \Delta PE = mg \Delta h \)
- \( \Delta PE = 70 \text{ kg} \times 10 \text{ m/s}^2 \times 50 \text{ m} \)
- \( \Delta PE = 700 \times 50 \)
- \( \Delta PE = 35000 \) Joule
Soru 5:
Bir oyuncak araba, eğimli bir rampadan aşağı doğru yuvarlanıyor. Başlangıçta rampanın tepesinde duran arabanın kütlesi 0.2 kg ve rampanın yüksekliği 1 metredir. Araba rampanın alt ucuna ulaştığında, başlangıçtaki potansiyel enerjisinin ne kadarlık bir kısmı kinetik enerjiye dönüşmüştür? (Sürtünmeler ihmal edilmiştir. \( g = 10 \) m/s²) 🧸🎢
Çözüm:
Bu günlük hayat örneğinde, enerji dönüşümünü ve enerjinin korunumu ilkesini gözlemleyeceğiz.
- Başlangıçta oyuncak arabanın sahip olduğu potansiyel enerji:
- \( PE_{başlangıç} = mgh \)
- \( PE_{başlangıç} = 0.2 \text{ kg} \times 10 \text{ m/s}^2 \times 1 \text{ m} \)
- \( PE_{başlangıç} = 2 \) Joule
- Araba rampanın alt ucuna ulaştığında, sürtünmeler ihmal edildiği için başlangıçtaki potansiyel enerjisinin tamamı kinetik enerjiye dönüşmüş olur.
- \( KE_{son} = PE_{başlangıç} \)
- \( KE_{son} = 2 \) Joule
Soru 6:
Bir yay, 20 cm sıkıştırıldığında 100 Joule'lük bir esneklik potansiyel enerjisi depolar. Bu yay serbest bırakıldığında, bu enerji bir cisme aktarılıyor. Eğer cismin kütlesi 0.5 kg ise, yaya bağlı olarak fırlatılan cismin ilk hızı kaç m/s olur? (Sıkışma miktarı \( x = 20 \) cm) 💥
Çözüm:
Bu soruda, esneklik potansiyel enerjisinin kinetik enerjiye dönüşümünü inceleyeceğiz.
- Öncelikle, sıkışma miktarını metreye çevirelim:
- \( x = 20 \) cm \( = 0.2 \) m
- Yay sabiti \( k \) değerini bulmak için esneklik potansiyel enerjisi formülünü kullanabiliriz:
- \( PE_{yay} = \frac{1}{2}kx^2 \)
- Verilen \( PE_{yay} = 100 \) Joule ve \( x = 0.2 \) m
- \( 100 = \frac{1}{2}k(0.2)^2 \)
- \( 100 = \frac{1}{2}k(0.04) \)
- \( 100 = 0.02k \)
- \( k = \frac{100}{0.02} = 5000 \) N/m
- Şimdi, yaya bağlı cismin ilk hızını bulmak için enerjinin korunumu ilkesini kullanacağız. Yaydaki esneklik potansiyel enerjisi, cisme kinetik enerji olarak aktarılacaktır.
- \( PE_{yay} = KE_{cisim} \)
- \( 100 \text{ Joule} = \frac{1}{2}mv^2 \)
- Verilenler:
- Kütle \( m = 0.5 \) kg
- Enerji \( KE = 100 \) Joule
- Hız \( v \) değerini bulalım:
- \( 100 = \frac{1}{2} \times 0.5 \times v^2 \)
- \( 100 = 0.25 v^2 \)
- \( v^2 = \frac{100}{0.25} = 400 \)
- \( v = \sqrt{400} \)
- \( v = 20 \) m/s
Soru 7:
Bir su damlası, 10 metre yükseklikten düşmeye başlıyor. Damlanın kütlesi 0.01 gramdır. Düşme sırasında damlanın %10'luk bir sürtünme kuvveti nedeniyle enerjisi azalmaktadır. Damla yere çarptığında sahip olacağı kinetik enerji kaç Joule olur? (Sürtünme kuvvetinin yaptığı işi ihmal etmeyiniz. \( g = 10 \) m/s²) 💧
Çözüm:
Bu soruda, sürtünmenin enerji kaybına etkisini göz önünde bulunduracağız.
- Öncelikle damlanın kütlesini kilograma çevirelim:
- \( m = 0.01 \) gram \( = 0.01 \times 10^{-3} \) kg \( = 1 \times 10^{-5} \) kg
- Başlangıçta damlanın sahip olduğu toplam enerji (tamamı potansiyel enerji):
- \( E_{toplam\_başlangıç} = mgh \)
- \( E_{toplam\_başlangıç} = (1 \times 10^{-5} \text{ kg}) \times (10 \text{ m/s}^2) \times (10 \text{ m}) \)
- \( E_{toplam\_başlangıç} = 1 \times 10^{-3} \) Joule
- Düşme sırasında enerjinin %10'u sürtünme nedeniyle kayboluyor. Bu, toplam enerjinin %90'ının kinetik enerjiye dönüşeceği anlamına gelir.
- Kaybolan enerji miktarı: \( 0.10 \times E_{toplam\_başlangıç} \)
- Yere çarptığında sahip olacağı kinetik enerji: \( E_{kinetik\_son} = E_{toplam\_başlangıç} - (\text{kaybolan enerji}) \)
- \( E_{kinetik\_son} = 0.90 \times E_{toplam\_başlangıç} \)
- \( E_{kinetik\_son} = 0.90 \times (1 \times 10^{-3} \text{ Joule}) \)
- \( E_{kinetik\_son} = 0.9 \times 10^{-3} \) Joule
Soru 8:
Bir elektrikli ısıtıcı, elektrik enerjisini ısı enerjisine dönüştürür. 1000 Watt gücündeki bir ısıtıcı, 5 saniye boyunca çalıştırıldığında ne kadar enerji tüketir? (Güç, birim zamanda harcanan enerjidir.) ♨️⚡
Çözüm:
Bu günlük hayat örneğinde, güç ve enerji arasındaki ilişkiyi inceleyeceğiz.
- Güç (P), birim zamanda harcanan enerjidir (E) ve zaman (t) ile ilişkilidir.
- Formül: \( P = \frac{E}{t} \)
- Bu formülden enerjiyi bulmak için: \( E = P \times t \)
- Verilenler:
- Güç \( P = 1000 \) Watt (Watt, Joule/saniye'ye eşittir)
- Zaman \( t = 5 \) saniye
- Formülde yerine koyalım:
- \( E = 1000 \text{ Watt} \times 5 \text{ saniye} \)
- \( E = 1000 \text{ J/s} \times 5 \text{ s} \)
- \( E = 5000 \) Joule
Soru 9:
Bir sporcu, 60 kg kütleli bir ağırlığı yerden 1.5 metre yukarı kaldırıyor. Sporcunun bu ağırlığı kaldırırken yaptığı iş kaç Joule'dür? (Sürtünmeler ihmal edilecektir. \( g = 10 \) m/s²) 💪🏋️
Çözüm:
Bu soruda, bir cismi belirli bir yüksekliğe kaldırmak için yapılan işi hesaplayacağız. Yapılan iş, cismin kazandığı potansiyel enerjiye eşittir.
- İş (W) formülü: \( W = F \times d \)
- Burada, kuvvet (F) cismin ağırlığına eşittir: \( F = mg \)
- Yol (d) ise cismin kaldırıldığı yüksekliğe eşittir: \( d = h \)
- Dolayısıyla, iş formülü şu şekilde yazılabilir: \( W = mgh \)
- Verilenler:
- Kütle \( m = 60 \) kg
- Yerçekimi ivmesi \( g = 10 \) m/s²
- Yükseklik \( h = 1.5 \) m
- Formülde yerine koyalım:
- \( W = 60 \text{ kg} \times 10 \text{ m/s}^2 \times 1.5 \text{ m} \)
- \( W = 600 \times 1.5 \)
- \( W = 900 \) Joule
Daha Fazla Soru ve İçerik İçin QR Kodu Okutun
https://www.cepokul.com/sinav/9-sinif-fizik-enerji/sorular