Mekanik enerjinin korunumu yasasının formülü, yayın potansiyel enerjisi, basit makineler

Mekanik enerjinin korunumu yasası, yay potansiyel enerjisi ve basit makinelerle ilgili örnek sorular ve formüller.

mekanik enerjinin korunumu yasası

1. Bir cismin mekanik enerjisi sabit, kinetik enerjisi artıyor ve yerçekimi potansiyel enerjisi azalıyor. Cisim hangi durumdadır?

1. çap
2. yukarı çıkmak
3. aşağı hareket et
4. yukarı doğru hareket eden ivmeli

Pembahasan
Kinetik enerji ne kadar büyükse, cismin hızı da o kadar büyük olur; yerçekimi potansiyel enerjisi ne kadar küçükse, cismin yerden yüksekliği de o kadar düşük olur. Bu durum, bir cismin belirli bir yükseklikten yere doğru hareket etmesiyle ortaya çıkar.

Hız ve kinetik enerji arasındaki ilişki, kinetik enerji formülü ile gösterilir:
EK = ½ mv²
Formül açıklaması: EK = kinetik enerji, m = kütle, v = hız

Yükseklik ile yerçekimi potansiyel enerjisi arasındaki ilişki, yerçekimi potansiyel enerjisi formülü ile gösterilir:
EP = mgh
Formül açıklaması: EP = yerçekimi potansiyel enerjisi, m = kütle, g = yerçekimi ivmesi, h = yükseklik
Doğru cevap C şıkkıdır.

Basit makine
2. Basit bir makinenin şematik diyagramında a ve b uzunluklarının oranı a : b = 1 : 2,2'dir. 330 Newton ağırlığındaki B yükünü kaldırmak için gereken minimum F kuvveti kaç Newton'dur?

1. 100
2. 150
3. 2200
4. 7260

Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
Uzunluk a = yük kolu (l_B) = 1
Uzunluk b = kuvvet kolu (l_F) = 2,2
Ağırlık kuvveti (w) = 330 Newton
Soruldu: Kaldırma kuvveti (F)
Cevap :
Basit bir kaldıraç makinesinin mekanik avantajının formülü:
KM = w / F = l_F / ben_B
Bilgi:
KM = mekanik avantaj, w = yerçekimi, F = kaldıraç, l_F = kuvvet kolu, l_B = yük kolu
 
w / F = l_F / ben_B
330 / F = 2,2 / 1
330 / F = 2,2
330 / 2,2 = F
F = 150 Newton
Doğru cevap B şıkkıdır.

3. Yandaki resme bakın. Bir öğrenci, resimde gösterildiği gibi bir nesneyi A noktasından B noktasına F kuvvetiyle hareket ettiriyor. Nesne ile tahta arasındaki sürtünme ihmal edilirse, bu aktivitenin mekanik avantajı nedir?

1. 4
2. 5/3
3. 5/4
4. 3/4

Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
Eğimli düzlemin yüksekliği (y) = 4 metre – 1 metre = 3 metre
Düz alanın uzunluğu (x) = 4 metre
Soruldu: Eğimli bir düzlemin mekanik avantajı (MC)
Cevap :
Pisagor formülünü kullanarak eğimli düzlemin uzunluğunu hesaplayın:
R = √3²+4² = √9+16 = √25 = 5 metre
Eğimli düzlemin mekanik avantajları:
KM = R / y
KM = 5 metre / 3 metre
KM = 5/3
Doğru cevap B şıkkıdır.

İlkbahar Potansiyel Enerjisi

4. Bir atlama arenasında, sporcunun atlayışı başlatması için yukarı doğru bir itme kuvveti sağlayan yaylı bir taban kullanılmaktadır. Sporcu 500 N'luk bir kuvvetle üzerine atladığında, yay 4 cm kısalır. Yayın sporcuyu ileri doğru itmek için sağladığı potansiyel enerji miktarı nedir?

1. 20 jul
2. 10 jul
3. 5 jul
4. 2 jul

Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
Kuvvet (F) = 500 N
Yay uzunluğundaki değişim (Δx) = 4 cm = 0,04 m
Soruldu: İlkbahar potansiyel enerjisi
Cevap :
Öncelikle, Hooke yasası formülünü kullanarak yayın elastikiyet sabitini hesaplayın:
k = F / Δx = 500 N / 0,04 m = 12500 N/m
Yayın elastik potansiyel enerjisi şöyledir:
EP = ½ k Δx² = ½ (12500)(0,04)² = (6250)(0,0016)
EP = 10 Joule
Doğru cevap B şıkkıdır.

Soru kaynağı:

Ortaokul Fizik OSN Soruları