Esneklik potansiyel enerjisi nedir (Ep = 1/2.k.x²) Test 1

Bir yayın esneklik potansiyel enerjisi ile ilgili;
I. Yayın cinsine bağlıdır
II. Yayın deformasyon miktarına bağlıdır
III. Birimi Newton'dur
ifadelerinden hangileri doğrudur?

A) Yalnız I
B) I ve II
C) II ve III
D) I, II ve III

Merhaba sevgili öğrenciler!

Bir yayın esneklik potansiyel enerjisi, yayda depolanan enerjidir ve yayı sıkıştırmak veya germek için yapılan işe eşittir. Bu enerji, yayın denge konumundan ne kadar saptırıldığına ve yayın kendi özelliklerine bağlıdır. Esneklik potansiyel enerjisinin ($E_p$) matematiksel formülü şöyledir:

$$E_p = \frac{1}{2}kx^2$$

Burada;

• $k$: Yay sabiti (yayın sertliğini gösteren bir değerdir)
• $x$: Yayın denge konumundan uzama veya sıkışma miktarı (deformasyon miktarı)

Şimdi ifadeleri tek tek inceleyelim:

• I. Yayın cinsine bağlıdır

  Yay sabiti ($k$), yayın yapıldığı malzemenin cinsine, telin kalınlığına, yayın sarım sayısına ve uzunluğuna bağlıdır. Farklı malzemelerden yapılmış veya farklı özelliklere sahip yayların yay sabitleri farklıdır. Dolayısıyla, esneklik potansiyel enerjisi de yay sabitine bağlı olduğu için yayın cinsine bağlıdır. Bu ifade doğrudur.

• II. Yayın deformasyon miktarına bağlıdır

  Formülde gördüğümüz gibi, esneklik potansiyel enerjisi ($E_p$), yayın denge konumundan uzama veya sıkışma miktarının ($x$) karesiyle doğru orantılıdır. Yani, yay ne kadar çok gerilir veya sıkıştırılırsa, depolanan potansiyel enerji de o kadar fazla olur. Bu ifade doğrudur.

• III. Birimi Newton'dur

  Enerjinin Uluslararası Birim Sistemi'ndeki (SI) birimi Joule (J)'dür. Newton (N) ise kuvvet birimidir. Formülden birim kontrolü yaparsak:

  • Yay sabiti ($k$)'nin birimi Newton/metre ($N/m$)
  • Deformasyon miktarı ($x$)'nin birimi metre ($m$)

  Buna göre, $E_p$ birimi: $(N/m) \cdot m^2 = N \cdot m$. Newton metre ($N \cdot m$) aynı zamanda Joule (J) olarak tanımlanır. Dolayısıyla, esneklik potansiyel enerjisinin birimi Joule'dür, Newton değildir. Bu ifade yanlıştır.

Yukarıdaki incelemelere göre, I ve II numaralı ifadeler doğrudur.

Cevap B seçeneğidir.