İş, Enerji ve Güç Yeni Nesile Geçiş Test Çöz

Sorular

1. Bir mühendis tasarladığı doğrusal fırlatma rampasındaki arabaya etki eden net kuvvetin konum grafiğini incelemektedir. Grafik eğrisinin altında kalan alanın pozitif bölgedeki kısmının 150 Joule, negatif bölgedeki kısmının ise 50 Joule olduğunu hesaplayan mühendis, fırlatma işlemi tamamlandığında araç üzerinde yapılan toplam net işi kaç Joule olarak belirler?

   • A) 200
   • B) 150
   • C) 100
   • D) 50
   • E) 0

2. Kuvvet-konum grafiği basamaklı bir yapıya sahip olan sistemde, her x aralığında uygulanan kuvvet bir öncekine göre F kadar artmaktadır. İlk aralıkta (0-x) kuvvet F olduğuna göre, 4x konumuna kadar yapılan toplam işin matematiksel modeli kaç F·x olur?

   • A) 4
   • B) 6
   • C) 8
   • D) 10
   • E) 12

3. Düzgün doğrusal bir yolda hareket eden bir araca ait Net Kuvvet-Yer Değiştirme grafiği verilmiştir. Grafikten yararlanarak tümevarımsal bir yaklaşımla iş ve enerji ilişkisini genelleştirmek isteyen bir öğrenci grubu, aşağıdakilerden hangisini doğrudan bu grafiğin alan analizinden ispatlayabilir?

   • A) Isıya dönüşen enerjinin ortamın sıcaklığını ne kadar artırdığını
   • B) Yer çekimi ivmesinin yüksekliğe bağlı değişim oranını
   • C) Net kuvvetin yaptığı işin, cismin kinetik enerjisindeki değişime eşit olduğunu
   • D) Sürtünme katsayısının sadece yüzeyin cinsine bağlı olduğunu
   • E) Cismin kütlesinin hareket süresince sabit kalıp kalmadığını

4. Bir fizik projesinde öğrenciler doğrusal yolda hareket eden bir cisme ait kuvvet-konum grafiğini çizmişlerdir. Grafik çizgisi ile yatay eksen arasında kalan toplam net alanın negatif bir değere sahip olduğunu gören öğrencilerin sistem hakkında yapacağı en doğru bilimsel çıkarım aşağıdakilerden hangisidir?

   • A) Cisim üzerine pozitif iş yapılarak enerjisi artırılmıştır.
   • B) Cisim üzerinde net olarak iş yapılmamıştır.
   • C) Sistemin toplam enerjisi bu süreç sonunda azalmıştır.
   • D) Kuvvet her zaman hareket yönünde uygulanmıştır.
   • E) Cisim tamamen hareketsiz kalmıştır.

5. Değişken bir kuvvete maruz kalan bir yayın kuvvet-sıkışma miktarı grafiği orijinden başlayan doğrusal artan bir grafik belirtir. Grafiğin altındaki alanın işe eşit olduğu bilgisinden yola çıkarak, k yay sabiti ve x sıkışma miktarı olmak üzere yayda depolanan esneklik potansiyel enerjisinin (yapılan işin) matematiksel modeli aşağıdakilerden hangisidir? (F = k · x)

   • A) W = k · x
   • B) W = 2 · k · x
   • C) W = 1/2 · k · x²
   • D) W = 1/2 · k · x
   • E) W = k · x²

6. Yatay doğrultuda hareket eden bir cisme ait kuvvet-konum grafiğinde, 0-2 m aralığında kuvvet sabit 10 N, 2-4 m aralığında ise doğrusal olarak azalıp sıfıra inmektedir. Bu grafiğin altındaki geometrik alanların toplamını hesaplayan bir öğrenci kaç Joule iş yapıldığını bulur?

   • A) 10
   • B) 20
   • C) 30
   • D) 40
   • E) 50

7. Uygulanan kuvvetin doğrusal olarak arttığı bir sistemde, kuvvet-konum grafiğinin altında kalan alan bir yamuk oluşturmaktadır. Yamuğun alt tabanı F₁, üst tabanı F₂ ve yüksekliği Δx olduğuna göre, yapılan işi modelleyen bağıntı aşağıdakilerden hangisidir?

   • A) W = (F₁ - F₂) · Δx
   • B) W = [ (F₁ + F₂) / 2 ] · Δx
   • C) W = (F₁ · F₂) / Δx
   • D) W = (F₁ + F₂) · Δx²
   • E) W = (F₁ · Δx) / F₂

8. Kuvvet-konum grafiği verilen bir sisteme ait analitik inceleme yapan bir grup öğrenci, konum ekseninin hem üstünde hem de altında kalan simetrik iki üçgensel bölge tanımlamıştır. Bu iki alanın toplam etkisi düşünüldüğünde sisteme aktarılan net mekanik enerji değişimi için hangi genelleme kesinlikle doğrudur?

   • A) Mekanik enerji sürekli olarak artış gösterir.
   • B) Mekanik enerji sürekli olarak azalış gösterir.
   • C) Net yapılan iş sıfır olduğu için başlangıçtaki ve sondaki mekanik enerji birbirine eşittir.
   • D) Sistemin potansiyel enerjisi kinetik enerjisinden daima büyüktür.
   • E) Sürtünme kuvveti nedeniyle mekanik enerji iki katına çıkmıştır.

9. Grafikteki kuvvet değeri konum arttıkça düzgün azalarak sıfıra inmektedir. İlk konumu x=0 anında kuvvet F kadar olduğuna göre, x konumuna kadar yapılan işi veren en genel matematiksel model aşağıdakilerden hangisidir?

   • A) W = F · x
   • B) W = F · x / 2
   • C) W = F · x²
   • D) W = 2 · F · x
   • E) W = F / (2 · x)

10. Sürtünmeli düz bir yolda hareket eden cisme ait net kuvvet-konum grafiği verilmiştir. Cisme uygulanan dış kuvvet ile sürtünme kuvvetinin zıt yönlü etkileri grafikteki alanlara nasıl yansır?

    • A) Sürtünmenin yaptığı iş, grafik ekseninin üst kısmındaki alanla toplanarak toplam işi artırır.
    • B) Sürtünme kuvvetinin yaptığı iş, konum ekseninin altında kalan negatif alan olarak modellenir.
    • C) Sürtünme kuvveti iş yapmadığı için grafik alan hesaplamasına dahil edilmez.
    • D) Sürtünme kuvvetinin oluşturduğu alan her zaman sıfır kabul edilir.
    • E) Dış kuvvetin oluşturduğu pozitif alan, sürtünme alanına her zaman eşittir.

11. Bir laboratuvar deneyinde doğrusal yolda hareket eden bir vagonun konum-kuvvet verileri toplanmıştır. Kuvvet-yer değiştirme grafiğinin integralinin (alanının) fiziksel olarak iş modeline karşılık geldiğini keşfeden öğrenciler, bu ilişkiyi matematiksel olarak aşağıdakilerden hangisi ile formüle etmelidir?

    • A) W = F / Δx
    • B) W = F · Δx
    • C) W = m · a
    • D) W = F · t
    • E) W = Δx / F

12. Doğrusal bir yolda hareket eden araca uygulanan yatay kuvvetin konuma bağlı grafiğindeki alanların matematiksel analizi yapılacaktır. Grafikte 0-x aralığındaki üçgen alan ile x-2x aralığındaki dikdörtgen alan eşit büyüklüktedir ancak dikdörtgen alan zaman ekseninin altındadır. Buna göre toplam iş için yapılan genelleme hangisidir?

    • A) Toplam iş, bu iki alanın cebirsel toplamı olan sıfıra eşittir.
    • B) Toplam iş, her iki alanın mutlak değerlerinin toplamına eşittir.
    • C) Yalnızca ilk aralıkta iş yapılmış, ikinci aralıkta iş yapılmamıştır.
    • D) İkinci aralıkta yapılan iş daima kinetik enerjiyi artırır.
    • E) Toplam iş negatif yönlü sonsuz bir büyüklüktür.

13. Bir vinç motorunun uyguladığı kuvvetin zamana değil, doğrusal yol boyunca konuma bağlı değişim grafiği incelenmektedir. Grafikteki üçgensel alanın taban uzunluğu iki katına çıkarılıp yüksekliği yarıya indirilirse, matematiksel modellemeye göre yapılan iş nasıl değişir?

    • A) İki katına çıkar.
    • B) Yarıya iner.
    • C) Dört katına çıkar.
    • D) Değişmez.
    • E) Başlangıçtaki değerinin dörtte birine iner.
14. 

    Yatay düzlemde hareket eden bir koliye uygulanan net kuvvetin konuma bağlı değişim grafiği şekildeki gibidir. Grafik çizgisi ile konum ekseni arasında kalan net alan sıfır olduğuna göre, bu hareket sürecinde yapılan toplam net iş hakkında ne söylenebilir?

    • A) Cismin enerjisi sürekli artmıştır.
    • B) Net kuvvet cisim üzerinde iş yapmamıştır.
    • C) Cisim sadece ısı enerjisi kaybetmiştir.
    • D) Cisim sabit hızlı hareket yapmıştır.
    • E) Yapılan toplam net iş sonsuzdur.

15. Bir cismin kuvvet-yer değiştirme grafiğindeki eğrinin altında kalan alan hesaplanırken, zaman ekseninin üstündeki alanlar pozitif işi, altındaki alanlar ise negatif işi temsil eder. Buna göre, yapılan işin negatif (eksi işaretli) çıkması fiziksel olarak ne anlama gelir?

    • A) Cismin kesinlikle durmakta olduğunu gösterir.
    • B) Uygulanan kuvvetin cismin hareket yönüne zıt olduğunu gösterir.
    • C) Sistemin yer çekimi potansiyel enerjisinin arttığını gösterir.
    • D) Net kuvvetin hareket doğrultusuna dik uygulandığını gösterir.
    • E) Ortamda hiçbir şekilde sürtünme kuvveti olmadığını gösterir.

16. Bir fizik öğretmeni tahtaya yatay, düşey ve eğik düzlemlerde hareket eden cisimlerin görsellerini çizerek sürtünme kuvvetlerinin yaptığı işleri inceletiyor. Öğrencilerin bu farklı durumları karşılaştırarak sürtünme kuvvetinin yaptığı iş hakkında yapacağı aşağıdaki tümevarımsal genellemelerden hangisi her zaman geçerlidir?

    • A) Sürtünme kuvvetinin yaptığı iş, cismin hareket yönüne ters yönde kuvvet uygulandığı için her zaman negatiftir.
    • B) Sürtünme kuvvetinin yaptığı iş, sadece cismin ağırlığı ve yolun eğim açısı kullanılarak hesaplanır.
    • C) Yüzeyin cisme uyguladığı tepki kuvveti arttıkça sürtünme kuvvetinin yaptığı net iş sıfıra yaklaşır.
    • D) Yer çekimi ivmesinin olmadığı ortamlarda sürtünme kuvveti iş yapamaz.
    • E) Sürtünme kuvvetinin yaptığı iş, kinetik enerjideki artış miktarına doğrudan eşittir.

17. Yatay ve sürtünmeli bir yolda 10 m/s sabit hızla ilerleyen 2 kg kütleli bir tahta bloka, hareketiyle aynı yönde 15 N büyüklüğünde yatay bir dış kuvvet uygulanmaktadır. Blok 5 metre yer değiştirdiğine göre, bu süreçte sadece sürtünme kuvvetinin yaptığı iş kaç Joule (J) olur? (g = 10 m/s² alınız.)

    • A) -150
    • B) -75
    • C) 0
    • D) 75
    • E) 150
18. 

    Sürtünmeli doğrusal bir yolda hareket eden kutuya ait sürtünme kuvveti-yer değiştirme grafiği verilmiştir. Grafikten elde edilen veriler analiz edildiğinde, sürtünme kuvvetinin yaptığı iş ile ilgili aşağıda yapılan genellemelerden hangisi doğru olur?

    • A) Sürtünme kuvveti hareketle aynı yönlü olduğundan pozitif iş yapar.
    • B) Net kuvvet sıfır olduğu için sürtünme kuvveti fiziksel anlamda iş yapmaz.
    • C) Grafik alanının negatif çıkması, sürtünme kuvvetinin sistemden enerji eksilttiğini gösterir.
    • D) Yapılan işin işareti sadece yer değiştirme miktarının yönüne bağlı olarak değişir.
    • E) Sürtünme kuvvetinin yaptığı iş, cismin kütlesinden bağımsız olarak her zaman sabittir.

19. Sürtünmesiz doğrusal bir ray üzerinde ilk hızı sıfır olan bir vagon, ray doğrultusunda uygulanan değişken bir kuvvete maruz kalmaktadır. Bu vagonun maruz kaldığı kuvvetin yer değiştirmeye bağlı grafiğinin altındaki alan analizi yapıldığında, yapılan fiziksel iş ile ilgili aşağıdaki çıkarımlardan hangisi matematiksel bir model olarak kurulamaz?

    • A) Sabit kuvvet durumunda kuvvet ile yer değiştirmenin çarpımı doğrudan yapılan işe eşit olup grafik dikdörtgen bir alan verir.
    • B) Kuvvetin yer değiştirmeyle doğrusal olarak arttığı durumlarda yapılan iş, grafiğin altında oluşan üçgenin alan formülüyle (F·x/2) modellenir.
    • C) Grafik altında kalan toplam alanın büyüklüğü, doğrudan vagonun kazandığı veya kaybettiği kinetik enerji değişimine eşittir.
    • D) Yapılan toplam iş, sadece kuvvetin ilk ve son değerlerinin aritmetik ortalaması ile toplam yer değiştirmenin çarpılmasıyla her grafik türünde hesaplanabilir.
    • E) Değişken kuvvetlerin yaptığı iş, grafik altındaki geometrik şekillerin alanlarının ayrı ayrı hesaplanıp toplanması yöntemiyle genelleştirilebilir.

20. Sürtünmeli yatay bir yolda hareket eden bir kutuya uygulanan net kuvvetin, kutunun yer değiştirmesine bağlı grafiği verilmiştir. Kutunun hareketi esnasında kuvvet-yer değiştirme grafiğinin altında kalan alanların cebirsel toplamı incelendiğinde, yapılan toplam net iş hakkında aşağıdaki çıkarımlardan hangisi genelleştirilmiş bir kural olarak her zaman doğru olur?

    • A) Grafik çizgisinin konum ekseninin altında kaldığı bölgelerde yapılan iş fiziksel olarak anlamsızdır ve hesaplamaya dahil edilmez.
    • B) Konum ekseninin üstünde kalan alan pozitif işi, altında kalan alan ise negatif işi temsil eder ve net iş bu alanların cebirsel toplamıdır.
    • C) Uygulanan net kuvvetin yönü değiştiği için yapılan toplam iş her zaman sıfıra eşit olmak zorundadır.
    • D) Kuvvetin yön değiştirdiği durumlarda yapılan işin büyüklüğü, yönünden bağımsız olarak doğrudan alanların mutlak değerce toplamıyla bulunur.
    • E) Negatif kuvvet bölgesindeki grafik alanı, cismin sadece potansiyel enerji kazandığını ve kinetik enerjisinin değişmediğini gösterir.

Doğru cevaplar ve adım adım çözümler testi tamamladıktan sonra gösterilir.