Sevgili öğrenciler, bu problemde bir cismi yer çekimine karşı belirli bir yüksekliğe kaldırmak için ne kadar iş yapıldığını hesaplayacağız. İş kavramını ve yer çekimi kuvvetini hatırlayarak adım adım ilerleyelim.
- 1. Adım: Verilenleri Belirleyelim
- Soruda bize verilen değerler şunlardır:
- Kitabın kütlesi ($m$) = $2 \text{ kg}$
- Kitabın kaldırıldığı yükseklik ($h$) = $1.5 \text{ m}$
- Yer çekimi ivmesi ($g$) = $10 \text{ m/s}^2$
- 2. Adım: Yer Çekimine Karşı Uygulanması Gereken Kuvveti Bulalım
- Bir cismi yer çekimine karşı kaldırmak için, cismin ağırlığına eşit ve zıt yönde bir kuvvet uygulamamız gerekir. Cismin ağırlığı (yer çekimi kuvveti) şu formülle bulunur:
- Kuvvet ($F$) = Kütle ($m$) $\times$ Yer çekimi ivmesi ($g$)
- $F = m \cdot g$
- $F = 2 \text{ kg} \cdot 10 \text{ m/s}^2$
- $F = 20 \text{ N}$ (Newton)
- 3. Adım: Yapılan İşi Hesaplayalım
- Fizikte yapılan iş, bir kuvvete karşı bir cismi belirli bir mesafe boyunca hareket ettirmek için harcanan enerjidir. İşin formülü şöyledir:
- İş ($W$) = Kuvvet ($F$) $\times$ Yol ($h$)
- $W = F \cdot h$
- Şimdi bulduğumuz kuvvet değerini ve verilen yüksekliği formülde yerine koyalım:
- $W = 20 \text{ N} \cdot 1.5 \text{ m}$
- $W = 30 \text{ J}$ (Joule)
- Yani, öğrencinin kitabı rafa koymak için yer çekimine karşı yaptığı iş $30 \text{ Joule}$'dür.
Cevap D seçeneğidir.
