10. sınıf fizik 1. dönem 2. yazılı 1. senaryo Test 3

Sürtünmelerin ihmal edildiği bir ortamda, yerden yukarı doğru düşey olarak atılan bir cismin hareketi boyunca mekanik enerjisi için ne söylenebilir?

A) Sürekli artar.
B) Sürekli azalır.
C) Sabit kalır.
D) Önce artar sonra azalır.
E) Önce azalır sonra artar.

Sevgili öğrenciler, bu soruyu çözmek için öncelikle mekanik enerji kavramını ve enerji korunumu ilkesini hatırlayalım.

• Mekanik Enerji Nedir?
  Bir cismin mekanik enerjisi, kinetik enerjisi (hareket enerjisi) ile potansiyel enerjisinin (konum enerjisi) toplamıdır. Yani, $E_{mekanik} = E_k + E_p$.
• Kinetik Enerji ($E_k$):
  Cismin hareketinden dolayı sahip olduğu enerjidir. Formülü $E_k = \frac{1}{2}mv^2$'dir, burada $m$ cismin kütlesi, $v$ ise hızıdır.
• Potansiyel Enerji ($E_p$):
  Cismin konumundan dolayı sahip olduğu enerjidir. Yerçekimi potansiyel enerjisi için formül $E_p = mgh$'dir, burada $m$ cismin kütlesi, $g$ yerçekimi ivmesi ve $h$ ise cismin yerden yüksekliğidir.
• Sürtünmesiz Ortamın Önemi:
  Soruda "sürtünmelerin ihmal edildiği bir ortamda" ifadesi çok önemlidir. Sürtünme gibi dış kuvvetler (korunumlu olmayan kuvvetler) olmadığında, bir sistemin toplam mekanik enerjisi korunur, yani sabit kalır. Bu duruma Mekanik Enerjinin Korunumu İlkesi denir.
• Cismin Hareketi Boyunca Enerji Değişimi:
  Cisim yukarı doğru çıkarken hızı azalır, bu yüzden kinetik enerjisi ($E_k$) azalır. Ancak yüksekliği artar, bu yüzden potansiyel enerjisi ($E_p$) artar. Bu esnada kinetik enerji potansiyel enerjiye dönüşür.
  Cisim en tepe noktasına ulaştığında hızı anlık olarak sıfır olur, kinetik enerjisi minimum (sıfır) olur. Yüksekliği maksimum olduğu için potansiyel enerjisi maksimum olur.
  Cisim aşağı doğru inerken hızı artar, bu yüzden kinetik enerjisi ($E_k$) artar. Ancak yüksekliği azalır, bu yüzden potansiyel enerjisi ($E_p$) azalır. Bu esnada potansiyel enerji kinetik enerjiye dönüşür.
• Sonuç:
  Yukarıdaki açıklamalardan da anlaşıldığı gibi, sürtünmesiz bir ortamda cisim hareket ederken kinetik enerjisi ile potansiyel enerjisi birbirine dönüşür. Kinetik enerji azalırken potansiyel enerji artar ya da tam tersi olur. Ancak bu dönüşüm sırasında, ikisinin toplamı olan mekanik enerji, dışarıdan bir etki (sürtünme gibi) olmadığı için her zaman sabit kalır.

Cevap C seçeneğidir.