10. sınıf fizik enerji Test 2

Yerçekimi potansiyel enerjisi hangi niceliklere bağlıdır?

A) Sadece kütlesine
B) Sadece yüksekliğine
C) Kütlesi ve hızına
D) Kütlesi, yerçekimi ivmesi ve yüksekliğine

Merhaba sevgili öğrenciler!

Yerçekimi potansiyel enerjisi, bir cismin yerçekimi alanı içinde bulunduğu konumdan dolayı sahip olduğu enerjidir. Yani, bir cismi yerden ne kadar yukarı kaldırırsak, o cismin potansiyel enerjisi o kadar artar. Şimdi bu enerjinin hangi niceliklere bağlı olduğunu adım adım inceleyelim:

• Yerçekimi Potansiyel Enerjisinin Formülü: Yerçekimi potansiyel enerjisi ($E_p$) genellikle aşağıdaki formülle ifade edilir:

  $E_p = m \cdot g \cdot h$

• Formüldeki Niceliklerin Anlamı:
  • $m$ (kütle): Cismin kütlesidir. Kütle ne kadar büyükse, cismin potansiyel enerjisi de o kadar büyük olur. Örneğin, aynı yükseklikteki bir tüy ile bir taş arasında, taşın potansiyel enerjisi daha fazladır.
  • $g$ (yerçekimi ivmesi): Yerçekimi ivmesi, bir gezegenin veya gök cisminin cisimlere uyguladığı çekim kuvvetinin bir ölçüsüdür. Dünya yüzeyinde bu değer yaklaşık olarak $9.8 \text{ m/s}^2$ olarak kabul edilir ve genellikle sabit bir değerdir. Farklı gezegenlerde (örneğin Ay'da) bu değer farklıdır.
  • $h$ (yükseklik): Cismin referans noktasına (genellikle yer seviyesi) göre yüksekliğidir. Cisim ne kadar yüksekteyse, potansiyel enerjisi de o kadar büyük olur. Örneğin, aynı kütledeki bir cismi 1 metreden mi yoksa 10 metreden mi düşürürsek daha çok enerjiye sahip olur? Tabii ki 10 metreden!
• Seçenekleri Değerlendirelim:
  • A) Sadece kütlesine: Formülde kütle ($m$) olmasına rağmen, sadece kütleye bağlı değildir. Yükseklik ve yerçekimi ivmesi de önemlidir.
  • B) Sadece yüksekliğine: Formülde yükseklik ($h$) olmasına rağmen, sadece yüksekliğe bağlı değildir. Kütle ve yerçekimi ivmesi de önemlidir.
  • C) Kütlesi ve hızına: Kütle doğru bir nicelik olsa da, hız yerçekimi potansiyel enerjisiyle doğrudan ilgili değildir. Hız, kinetik enerji (hareket enerjisi) ile ilişkilidir. Bu bir çeldiricidir.
  • D) Kütlesi, yerçekimi ivmesi ve yüksekliğine: Bu seçenek, formülümüzdeki tüm nicelikleri ($m$, $g$, $h$) doğru bir şekilde ifade etmektedir. Dolayısıyla, yerçekimi potansiyel enerjisi bu üç niceliğin çarpımına eşittir.

Bu açıklamalardan da anlaşılacağı üzere, bir cismin yerçekimi potansiyel enerjisi hem kütlesine, hem bulunduğu yerdeki yerçekimi ivmesine hem de yerden yüksekliğine bağlıdır.

Cevap D seçeneğidir.