Bir cismin serbest düşüşe bırakıldığı anda ve yere çarpmadan hemen önceki enerji dönüşümü hakkında ne söylenebilir?
A) Başlangıçta sadece kinetik enerji varken, yere çarpmadan önce sadece potansiyel enerjiye dönüşür.
B) Başlangıçta sadece potansiyel enerji varken, yere çarpmadan önce bu enerji tamamen kinetik enerjiye dönüşür.
C) Başlangıçta hem kinetik hem potansiyel enerji varken, yere çarpmadan önce her ikisi de artar.
D) Enerji dönüşümü olmaz, cisim sabit bir enerjiye sahiptir.
Merhaba sevgili öğrenciler! Bu soru, fizik dersinin temel konularından biri olan enerji dönüşümünü anlamamız için harika bir fırsat sunuyor. Bir cismin serbest düşüşü sırasında enerjinin nasıl değiştiğini adım adım inceleyelim.
-
1. Serbest Düşüşün Başlangıç Anı:
- Bir cismi serbest düşüşe bıraktığımız anı düşünelim. Bu, cismi elimizden bıraktığımız, yani ilk hızının sıfır olduğu andır.
- Cisim belirli bir yükseklikte (örneğin bir masanın üzerinden veya bir binanın tepesinden) bırakıldığı için, bu yüksekliğe bağlı olarak bir potansiyel enerjiye sahiptir. Potansiyel enerji, cismin konumu nedeniyle depoladığı enerjidir.
- Ancak, cismin ilk hızı sıfır olduğu için, hareketinden kaynaklanan kinetik enerjisi bu anda sıfırdır.
- Dolayısıyla, serbest düşüşün başlangıcında cismin sahip olduğu enerji tamamen potansiyel enerjidir.
-
2. Düşüş Sırasındaki Enerji Dönüşümü:
- Cisim serbest düşüşe başladığında, yerçekimi kuvvetinin etkisiyle aşağı doğru hızlanmaya başlar.
- Cisim aşağı indikçe yüksekliği azalır. Yükseklik azaldığı için potansiyel enerjisi de azalır.
- Aynı zamanda, cismin hızı artar. Hız arttığı için kinetik enerjisi de artar.
- Bu süreçte, azalan potansiyel enerji, artan kinetik enerjiye dönüşür. Toplam mekanik enerji (potansiyel enerji + kinetik enerji) hava direnci gibi dış etkenler ihmal edildiğinde sabit kalır.
-
3. Yere Çarpmadan Hemen Önceki An:
- Cisim yere çarpmadan hemen önceki an, düşüşün en son noktasıdır. Bu anda cisim, başlangıçtaki en yüksek noktasından en alçak noktasına (yer seviyesine) ulaşmıştır.
- Yer seviyesinde cismin yüksekliği neredeyse sıfırdır. Bu nedenle, potansiyel enerjisi de neredeyse sıfıra inmiştir.
- Cisim, düşüş boyunca sürekli hızlandığı için, yere çarpmadan hemen önce maksimum hıza ulaşmıştır. Bu maksimum hız nedeniyle sahip olduğu kinetik enerji de maksimum seviyededir.
- Bu durumda, başlangıçtaki tüm potansiyel enerji, yere çarpmadan hemen önce tamamen kinetik enerjiye dönüşmüş olur.
Bu adımları göz önünde bulundurduğumuzda, seçenekleri değerlendirelim:
- A) Başlangıçta sadece kinetik enerji varken, yere çarpmadan önce sadece potansiyel enerjiye dönüşür. (Yanlış. Başlangıçta potansiyel enerji vardır, yere çarpmadan önce kinetik enerjiye dönüşür.)
- B) Başlangıçta sadece potansiyel enerji varken, yere çarpmadan önce bu enerji tamamen kinetik enerjiye dönüşür. (Doğru. Açıklamalarımızla birebir uyumlu.)
- C) Başlangıçta hem kinetik hem potansiyel enerji varken, yere çarpmadan önce her ikisi de artar. (Yanlış. Başlangıçta kinetik enerji sıfırdır, düşüş sırasında potansiyel enerji azalır.)
- D) Enerji dönüşümü olmaz, cisim sabit bir enerjiye sahiptir. (Yanlış. Enerji dönüşümü olur, potansiyel kinetiğe dönüşür. Toplam mekanik enerji sabit kalır, ancak enerji türleri değişir.)
Cevap B seçeneğidir.
