Sürtünme kuvvetinin yaptığı iş (Isıya dönüşen enerji) Test 1

20 kg kütleli bir kutu, 0.4 sürtünme katsayısına sahip yatay bir düzlemde 10 m kaydırılıyor. Yer çekimi ivmesi 10 m/s² alındığında, sürtünme kuvvetinin yaptığı iş kaç Joule'dür ve bu enerji neye dönüşür?

A) 800 J - Ses enerjisine
B) 400 J - Isı enerjisine
C) 200 J - Işık enerjisine
D) 100 J - Kimyasal enerjiye

Merhaba sevgili öğrenciler!

Bu soruda, sürtünme kuvvetinin yaptığı işi hesaplayacak ve bu işin hangi enerji türüne dönüştüğünü bulacağız. Adım adım ilerleyelim:

• 1. Adım: Verilenleri Belirleyelim
  • Kutunun kütlesi ($m$) = $20 \text{ kg}$
  • Sürtünme katsayısı ($\mu$) = $0.4$
  • Kaydırılma mesafesi ($d$) = $10 \text{ m}$
  • Yer çekimi ivmesi ($g$) = $10 \text{ m/s}^2$
• 2. Adım: Normal Kuvveti ($N$) Hesaplayalım

  Yatay bir düzlemde duran bir cisim için normal kuvvet, cismin ağırlığına eşittir. Ağırlık ise kütle ile yer çekimi ivmesinin çarpımıdır.

  • $N = m \cdot g$
  • $N = 20 \text{ kg} \cdot 10 \text{ m/s}^2$
  • $N = 200 \text{ N}$
• 3. Adım: Sürtünme Kuvvetini ($F_s$) Hesaplayalım

  Sürtünme kuvveti, sürtünme katsayısı ile normal kuvvetin çarpımına eşittir.

  • $F_s = \mu \cdot N$
  • $F_s = 0.4 \cdot 200 \text{ N}$
  • $F_s = 80 \text{ N}$
• 4. Adım: Sürtünme Kuvvetinin Yaptığı İşi ($W_s$) Hesaplayalım

  Bir kuvvetin yaptığı iş, kuvvetin büyüklüğü ile kuvvetin etki ettiği doğrultudaki yer değiştirmenin çarpımıdır. Sürtünme kuvveti, hareket yönüne zıt yönde etki ettiği için aslında negatif iş yapar (sistemden enerji alır). Ancak soruda genellikle işin büyüklüğü sorulur.

  • $W_s = F_s \cdot d$
  • $W_s = 80 \text{ N} \cdot 10 \text{ m}$
  • $W_s = 800 \text{ J}$
• 5. Adım: Enerji Dönüşümünü Belirleyelim

  Sürtünme kuvveti, mekanik enerjiyi (bu durumda kutunun hareket etmesi için harcanan enerji) genellikle ısı enerjisine dönüştürür. Sürtünen yüzeyler ısınır. Bu, günlük hayatta ellerimizi birbirine sürttüğümüzde ısınmasını sağlayan prensiple aynıdır.

Bu hesaplamalar sonucunda, sürtünme kuvvetinin yaptığı işin $800 \text{ J}$ olduğunu ve bu enerjinin ısı enerjisine dönüştüğünü buluruz.

Cevap B seçeneğidir.