Buz üzerinde kayan bir hokey diski, bir süre sonra durur. Bu durumun temel nedeni ve kinetik enerjinin dönüşümü hakkında aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
A) Sürtünme kuvveti diskin kinetik enerjisini artırır ve ısı enerjisine dönüşür.
B) Sürtünme kuvveti diskin kinetik enerjisini azaltır ve potansiyel enerjiye dönüşür.
C) Sürtünme kuvveti diskin kinetik enerjisini azaltır ve ısı enerjisine dönüşür.
D) Sürtünme kuvveti diskin kinetik enerjisini artırır ve potansiyel enerjiye dönüşür.
Merhaba sevgili öğrenciler!
Bu soru, günlük hayatta sıkça karşılaştığımız bir olayı, yani hareket eden cisimlerin neden durduğunu ve bu süreçte enerjinin nasıl dönüştüğünü anlamamızı istiyor. Bir hokey diskinin buz üzerinde kayarken yavaşlayıp durması, fizik yasalarının güzel bir örneğidir. Şimdi bu durumu adım adım inceleyelim:
-
Diskin Hareketi ve Enerjisi: Başlangıçta, hokey diski hareket halindeyken bir hıza sahiptir. Hareket halindeki her cismin sahip olduğu enerjiye kinetik enerji denir. Disk kaymaya devam ettikçe, bu kinetik enerjiyi yavaş yavaş kaybeder ve sonunda durur. Peki, bu enerji nereye gider?
-
Sürtünme Kuvveti: Diskin yavaşlamasının ve durmasının temel nedeni, disk ile buz yüzeyi arasındaki sürtünme kuvvetidir. Sürtünme kuvveti, her zaman cismin hareket yönüne zıt yönde etki eden bir kuvvettir. Bu kuvvet, diskin hareketini engellemeye çalışır ve dolayısıyla diskin kinetik enerjisini azaltır. Buz yüzeyi çok pürüzsüz olsa da, yine de bir miktar sürtünme mevcuttur.
-
Enerji Dönüşümü: Fizikte enerji yoktan var olmaz, var olan enerji de yok olmaz; sadece bir türden başka bir türe dönüşür. Sürtünme kuvveti, diskin kinetik enerjisini alıp başka bir enerji türüne dönüştürür. Diskin ve buzun yüzeyleri birbirine sürtündüğünde, bu sürtünme sonucunda moleküllerin titreşimi artar ve bu da ısı enerjisi olarak ortaya çıkar. Yani, diskin hareket enerjisi (kinetik enerji) sürtünme nedeniyle ısı enerjisine dönüşür. Bu yüzden, sürtünen yüzeyler ısınır.
-
Seçeneklerin Değerlendirilmesi:
- A) Sürtünme kuvveti diskin kinetik enerjisini artırır ve ısı enerjisine dönüşür. Sürtünme kinetik enerjiyi artırmaz, aksine azaltır. Bu nedenle bu seçenek yanlıştır.
- B) Sürtünme kuvveti diskin kinetik enerjisini azaltır ve potansiyel enerjiye dönüşür. Sürtünme kinetik enerjiyi azaltır, bu kısım doğru. Ancak kinetik enerji potansiyel enerjiye dönüşmez. Potansiyel enerji genellikle bir cismin yüksekliği (yer çekimi potansiyel enerjisi) veya esnek bir cismin gerilmesi (esneklik potansiyel enerjisi) ile ilgilidir. Bu durumda diskin yüksekliği değişmediği için potansiyel enerjiye dönüşüm söz konusu değildir. Bu nedenle bu seçenek yanlıştır.
- C) Sürtünme kuvveti diskin kinetik enerjisini azaltır ve ısı enerjisine dönüşür. Sürtünme kuvveti diskin hareketini yavaşlattığı için kinetik enerjisini azaltır. Bu azalan enerji de sürtünme sonucunda ısı enerjisine dönüşür. Bu ifade, fiziksel prensiplere tamamen uygundur.
- D) Sürtünme kuvveti diskin kinetik enerjisini artırır ve potansiyel enerjiye dönüşür. Sürtünme kinetik enerjiyi artırmaz ve potansiyel enerjiye dönüşmez. Bu nedenle bu seçenek yanlıştır.
Bu açıklamalar ışığında, hokey diskinin durmasının temel nedeninin sürtünme kuvveti olduğunu ve bu kuvvetin diskin kinetik enerjisini ısı enerjisine dönüştürdüğünü anlıyoruz.
Cevap C seçeneğidir.
