11. sınıf fizik 1. dönem 2. yazılı 5. senaryo meb Test 1

Yatay ve sürtünmesiz bir yolda durmakta olan $4$ kg kütleli bir cisme, yatay doğrultuda $20$ N büyüklüğünde bir kuvvet $5$ metre boyunca uygulanıyor. Bu kuvvetin yaptığı iş kaç Joule'dür?

A) $20$
B) $50$
C) $80$
D) $100$
E) $200$

Merhaba sevgili öğrenciler!

Bugün, fizikte temel bir kavram olan "iş" konusunu ele alacağımız güzel bir problem çözeceğiz. Bir kuvvetin bir cisim üzerinde ne kadar iş yaptığını adım adım hesaplayacağız. Hazırsanız başlayalım!

• 1. Soruyu Anlayalım ve Verilenleri Belirleyelim:

  Öncelikle soruda bize ne verildiğini ve bizden ne istendiğini netleştirelim. Bu, problemi doğru çözmek için ilk ve en önemli adımdır.

  • Cismin kütlesi ($m$): $4$ kg
  • Uygulanan kuvvet ($F$): $20$ N (yatay doğrultuda)
  • Cismin yer değiştirmesi (kat ettiği yol, $x$): $5$ m
  • Yolun durumu: Yatay ve sürtünmesiz.
  • Cismin başlangıç durumu: Durmakta.
  • Bizden istenen: Bu kuvvetin yaptığı iş ($W$).

  Not: Cismin kütlesi ve başlangıçta duruyor olması, işin hesaplanması için doğrudan gerekli değildir. Ancak, soruyu tam olarak anlamamızı ve belki de ileride hız veya enerji değişimi gibi başka hesaplamalar yapmamız gerekirse kullanışlı olacağını gösterir. Şu an için sadece kuvvet ve yer değiştirme bizim için yeterli.

• 2. İş Kavramını ve Formülünü Hatırlayalım:

  Fizikte iş, bir cisme uygulanan kuvvetin, cismi kuvvet doğrultusunda hareket ettirmesiyle yapılan enerji aktarımıdır. Eğer bir kuvvet bir cismi hareket ettirmiyorsa veya kuvvet ile hareket yönü birbirine dikse, o kuvvet iş yapmaz.

  İşin matematiksel formülü şöyledir:

  $W = F \cdot x \cdot \cos\theta$

  Burada:

  • $W$: Yapılan iş (birimi Joule, $J$)
  • $F$: Uygulanan kuvvetin büyüklüğü (birimi Newton, $N$)
  • $x$: Cismin yer değiştirmesinin büyüklüğü (kat ettiği yol, birimi metre, $m$)
  • $\theta$: Uygulanan kuvvet ile yer değiştirme vektörü arasındaki açıdır.
• 3. Değerleri Formülde Yerine Koyalım:

  Şimdi sorudaki verilen değerleri formülümüze yerleştirelim:

  • Kuvvet ($F$): $20$ N
  • Yer değiştirme ($x$): $5$ m
  • Açı ($\theta$): Soruda kuvvetin yatay doğrultuda uygulandığı ve cismin de yatay yolda hareket ettiği belirtiliyor. Bu durumda, kuvvet ile yer değiştirme aynı yönde olduğu için aralarındaki açı $0^\circ$'dir.
  • $\cos(0^\circ)$ değeri $1$'e eşittir.

  Formülümüz bu durumda basitleşir:

  $W = F \cdot x \cdot 1$

  $W = F \cdot x$

• 4. Hesaplamayı Yapalım:

  Şimdi sayıları yerine koyarak işi hesaplayalım:

  $W = 20 \text{ N} \cdot 5 \text{ m}$

  $W = 100 \text{ Joule}$

• 5. Sonucu Değerlendirelim:

  Hesaplamalarımız sonucunda kuvvetin yaptığı işin $100$ Joule olduğunu bulduk. Bu sonuç, seçenekler arasında D seçeneği ile eşleşmektedir.

Cevap D seçeneğidir.