10. Sınıf Fizik · Enerji
İş, Enerji ve Güç Kavramları Arasındaki İlişki
- iş
- enerji
- güç
- watt
- joule
- kilowattsaat
- iş-enerji ilişkisi
İş, enerji ve güç arasında nasıl bir ilişki vardır?
Bir cisim üzerinde yapılan iş cismin enerjisini değiştirir, güç ise bu işin ne kadar sürede yapıldığını gösterir. Enerji iş yapabilme yeteneğidir ve birimi iş ile aynıdır: joule (J). Net kuvvetin yaptığı iş enerjideki değişime eşittir: Wnet = Eson − Eilk. Güç birim zamanda yapılan iştir, P = W / t bağıntısıyla bulunur ve birimi watt (W) olarak adlandırılır. Aynı işi daha kısa sürede yapan daha güçlüdür; kütleleri eşit iki kişi aynı merdiveni çıkarsa eşit iş yapar, ama önce çıkan daha büyük güç harcar. Örneğin 60 kg'lık bir kişi 10 s'de 5 m yükseğe çıkarsa 3000 J iş yapar ve 300 W güç harcar. Elektrik faturalarında enerji kilowattsaat ile ölçülür; 2 kW'lık bir cihaz 3 saat çalışırsa 6 kWh enerji harcar. Kilowattsaat güç değil enerji birimidir ve 1 kWh = 3.600.000 J eder. Enerji etiketi yüksek sınıflı cihazlar, LED lambalar ve ısı yalıtımı enerji israfını azaltır.
İş, Enerji ve Güç Kavramları Arasındaki İlişki: konu anlatımı ve özeti
Bir cisim üzerinde iş yapıldığında cismin enerjisi değişir; bu işin ne kadar sürede yapıldığını ise güç anlatır. Aynı merdiveni çıkan iki kişiden hangisinin daha güçlü olduğunu bu kavramlarla karşılaştırabilirsin.
- Enerji, iş yapabilme yeteneğidir; birimi iş ile aynıdır: joule (J).
- Net kuvvetin yaptığı iş, cismin enerjisindeki değişime eşittir: Wnet = ΔE = Eson − Eilk.
- Güç, birim zamanda yapılan iş ya da harcanan enerjidir: P = W / t. Birimi J/s = watt (W); 1 kW = 1000 W. Güç skaler bir niceliktir.
- Aynı işi daha kısa sürede yapan daha güçlüdür: Kütleleri eşit iki kişi aynı merdiveni çıkarsa eşit iş yapar, ama önce çıkan daha büyük güç harcar.
- Örnek: 60 kg'lık bir kişi 10 s'de 5 m yükseğe çıkarsa (g = 10 m/s²) W = 60 · 10 · 5 = 3000 J, P = 3000 / 10 = 300 W olur.
- Elektrik faturalarında enerji kilowattsaat (kWh) ile ölçülür: 2 kW'lık bir cihaz 3 saat çalışırsa 2 · 3 = 6 kWh enerji harcar.
- Enerji etiketi yüksek sınıflı cihazlar, LED lambalar ve ısı yalıtımı enerji israfını azaltır.
Unutma: kWh bir güç birimi değil enerji birimidir: 1 kWh = 1000 W · 3600 s = 3.600.000 J.
Bu özet yapay zekâ ile kitabın ilgili sayfalarından hazırlandı; hata içerebilir. Asıl kaynak MEB ders kitabıdır. İçerikler nasıl hazırlanıyor? · Son güncelleme:
Önce temeli pekiştir
Üç kavramı tek bir örnekte birbirine bağlayalım: İki öğrenci 20 kg'lık özdeş kutuları yerden 1 m yükseğe kaldırıyor (g = 10 m/s²).
- İş: Kutunun ağırlığı 20 · 10 = 200 N'dur. İkisi de W = 200 · 1 = 200 J iş yapar.
- Enerji: Yapılan iş kadar enerji kutulara aktarılır; her kutunun potansiyel enerjisi 200 J artar.
- Güç: Birinci öğrenci işi 2 s'de, ikincisi 4 s'de yapıyor. Güçleri P = 200 / 2 = 100 W ve P = 200 / 4 = 50 W olur.
Yani iki öğrenci aynı işi yapmış ama farklı güç harcamıştır.
Günlük hayattan: 2000 W'lık bir su ısıtıcısı, 1000 W'lık bir ısıtıcıdan daha çabuk kaynatır; çünkü aynı enerjiyi daha kısa sürede aktarır.
Sık yapılan hata: "Daha çok iş yapan daha güçlüdür." Doğrusu: Güç işin ne kadar sürede yapıldığına bağlıdır. Az iş yapan biri, bunu çok kısa sürede yapıyorsa daha güçlü olabilir.
Derinleş
Evindeki üç elektrikli cihazın (ör. buzdolabı, saç kurutma makinesi, televizyon) etiketindeki güç değerlerini bul ve günlük kullanım sürelerini tahmin et. Her birinin bir ayda harcadığı enerjiyi kWh olarak hesapla ve en çok enerji harcayan cihazı belirle. Hane bütçesine ve çevreye etkisini düşünerek, aile için uygulanabilir iki tasarruf önerisi geliştir ve gerekçelendir.
Öğrenme çıktıları
Bu konunun soruları MEB öğretim programındaki şu öğrenme çıktılarını ölçer.
FİZ.10.2.2İş, enerji ve güç kavramlarına ilişkin çıkarım yapabilme
- a) İş, enerji ve güç kavramları hakkında mevcut bilgisi dâhilinde hipotez kurar.
- b) İş, enerji ve güç kavramlarına yönelik ilişkileri listeler.
- c) İş, enerji ve güç kavramlarını karşılaştırır.
- d) Önermelerini matematiksel modele dönüştürerek değerlendirir.
Sorular
Soru bankasından bu konunun soruları, kolaydan zora.
Kolay
1Eda, ev elektrik faturasındaki "Tüketim" satırını inceliyor. Bu satırda evin bir ayda harcadığı enerji yazıyor; Eda bu değeri buzdolabının etiketindeki güç değeriyle karıştırmaması gerektiğini öğreniyor. Faturadaki tüketim satırında hangi birim kullanılır?
- A) Kilowattsaat (kWh)
- B) Kilowatt (kW)
- C) Volt (V)
- D) Amper (A)
- E) Newton (N)
Cevabı göster
Doğru cevap: A) Kilowattsaat (kWh)
Kilowattsaat, güç ile sürenin çarpımıdır ve bir enerji birimidir; faturada harcanan enerji bu birimle yazılır. Kilowatt ise güç birimidir; cihaz etiketlerinde görülür ama tek başına ne kadar enerji harcandığını göstermez.
Kolay
2Bir şantiyedeki küçük elektrikli vinç motoru, bir kova harcı yukarı taşırken 20 s'de 4000 J iş yapıyor. Şantiye şefi, bulduğu değeri motorun kataloğundaki güç değeriyle karşılaştırmak istiyor. Motorun gücü kaç W'tır?
- A) 20
- B) 200
- C) 400
- D) 2000
- E) 80.000
Cevabı göster
Doğru cevap: B) 200
P = W / t = 4000 / 20 = 200 W. İşi süreyle çarpan öğrenci 80.000 bulur; güç, işin çarpılmasıyla değil, yapıldığı süreye bölünmesiyle elde edilir.
Kolay
3Erdem iki elektrikli süpürgeyi karşılaştırıyor: birinin kutusunda güç 1,2 kW, ötekinin kutusunda 900 W olarak yazılmış. Erdem, hangisinin daha güçlü olduğunu görmek için değerleri aynı birime çevirmek istiyor. Birinci süpürgenin gücü kaç W'tır?
- A) 12
- B) 120
- C) 1200
- D) 4320
- E) 12.000
Cevabı göster
Doğru cevap: C) 1200
Kilo öneki 1000 katı anlatır: 1,2 kW = 1,2 · 1000 = 1200 W; bu süpürge 900 W'lık olandan daha güçlüdür. 4320 bulan öğrenci kW'ı kWh ile karıştırıp 3600 ile çarpmıştır; o dönüşüm güç için değil, enerji birimleri için yapılır.
Kolay
4Zehra ve Onur aynı ağırlıktaki kitap kolilerini aynı rafa kaldırıyor; Zehra bu işi 4 s'de, Onur 8 s'de bitiriyor. Öğretmen, ikisinin yaptığı işin eşit olduğunu ama aralarında başka bir nicelik bakımından fark bulunduğunu söylüyor. Öğretmenin kastettiği nicelik aşağıdakilerden hangisidir?
- A) Birim zamanda yapılan iş (güç)
- B) Birim yer değiştirmede yapılan iş
- C) Kaldırılan kolinin ağırlığı
- D) Kolilere kazandırılan enerji
- E) Kolilerin kaldırıldığı yükseklik
Cevabı göster
Doğru cevap: A) Birim zamanda yapılan iş (güç)
İş eşit, süreler farklı olduğuna göre fark, birim zamanda yapılan işte, yani güçtedir; Zehra'nın gücü Onur'unkinin iki katıdır. Kolilere kazandırılan enerji farklı sanılabilir; ancak aynı kütle aynı yüksekliğe çıkarıldığı için kazanılan enerji de eşittir.
Kolay
5Gücü 800 W olan bir blender, meyve suyu yaparken 2400 J elektrik enerjisi harcıyor. Blender bu enerjiyi kaç saniyede harcamıştır?
- A) 1920000
- B) 1600
- C) 3
- D) 0,33
- E) 3200
Cevabı göster
Doğru cevap: C) 3
P = W / t bağıntısından t = 2400 / 800 = 3 s bulunur. 0,33 değeri gücün enerjiye bölünmesiyle elde edilir; süre, enerjinin güce bölünmesiyle bulunur.
Kolay
6Bir elektrikli ısıtıcının kutusunda gücü 2,5 kW olarak yazıyor. Bu güç kaç watt'tır?
- A) 250
- B) 25
- C) 25000
- D) 0,0025
- E) 2500
Cevabı göster
Doğru cevap: E) 2500
1 kW = 1000 W olduğundan 2,5 kW = 2,5 · 1000 = 2500 W'tır. 250 değeri, kilo ön ekinin 100 sanılmasından gelir.
Kolay
7Bir ailenin evde enerji israfını azaltmak için yapabileceği düzenlemeler tartışılıyor. Aşağıdakilerden hangisi enerji israfını azaltır?
- A) Kışın pencereyi açıp kaloriferi yüksek tutmak
- B) Enerji sınıfı düşük buzdolabı seçmek
- C) Akkor lambalar yerine LED lambalar kullanmak
- D) Boş odalarda ışıkları açık bırakmak
- E) Isı yalıtımı olmayan duvarları öyle bırakmak
Cevabı göster
Doğru cevap: C) Akkor lambalar yerine LED lambalar kullanmak
LED lambalar aynı aydınlatmayı daha az enerjiyle sağlar ve israfı azaltır. Enerji sınıfı düşük cihaz seçmek ya da yalıtımsız duvar, daha fazla enerji harcanmasına yol açar.
Kolay
8Bir öğrenci deney raporunda bir motorun gücünü J/s birimiyle yazmış. Öğretmeni bu birimin özel bir adı olduğunu söylüyor. Bu birimin adı aşağıdakilerden hangisidir?
- A) Joule
- B) Newton
- C) Kilowattsaat
- D) Watt
- E) Volt
Cevabı göster
Doğru cevap: D) Watt
Güç birim zamandaki iştir; J/s birimine watt (W) denir. Kilowattsaat ise güç değil enerji birimidir.
Kolay
9Defne, odasındaki 100 W'lık lambanın 1 kWh enerji harcaması için ne kadar süre yanması gerektiğini hesaplıyor. Bu süre kaç saattir?
- A) 100
- B) 10
- C) 1
- D) 0,1
- E) 1000
Cevabı göster
Doğru cevap: B) 10
100 W = 0,1 kW'tır; t = 1 kWh / 0,1 kW = 10 saat olur. 0,1 değeri, enerji ile gücün yer değiştirilerek bölünmesinden çıkar.
Kolay
10Bir mutfak robotu, hamur yoğururken 6 s'de 3 kJ iş yapıyor. Mutfak robotunun gücü kaç watt'tır?
- A) 0,5
- B) 500
- C) 18000
- D) 2
- E) 50
Cevabı göster
Doğru cevap: B) 500
3 kJ = 3000 J'dür; P = 3000 / 6 = 500 W olur. 0,5 değeri kJ birimi joule'e çevrilmeden işlem yapılınca bulunur.
Kolay
11İki kavram karşılaştırılırken “birim zamanda yapılan iş ya da harcanan enerji” ifadesi kullanılıyor. Bu ifade hangi niceliği tanımlar ve bu nicelik skaler mi vektörel mi?
- A) Güç; skalerdir.
- B) Güç; vektöreldir.
- C) Enerji; skalerdir.
- D) Kuvvet; vektöreldir.
- E) İş; vektöreldir.
Cevabı göster
Doğru cevap: A) Güç; skalerdir.
Güç birim zamanda yapılan iştir: P = W / t. Yönü olmadığı için skaler bir niceliktir; vektörel denmesi kuvvetle karıştırılmasından gelir.
Kolay
12Fizik dersinde öğretmen, iş ile aynı birimle ölçülen bir nicelik soruyor. Bu niceliğin adı ve SI birimi aşağıdakilerden hangisidir?
- A) Güç; watt
- B) Enerji; joule
- C) Kuvvet; newton
- D) Güç; joule
- E) Enerji; watt
Cevabı göster
Doğru cevap: B) Enerji; joule
Enerji iş yapabilme yeteneğidir ve iş gibi joule ile ölçülür. Watt güç birimidir; birim zamandaki işi gösterir.
Kolay
13Bir kutuyu iten kuvvetler sonucunda kutunun enerjisi 20 J'den 50 J'e çıkıyor. Buna göre kutu üzerinde yapılan net iş kaç joule'dür?
- A) 70
- B) 50
- C) 20
- D) 30
- E) 2,5
Cevabı göster
Doğru cevap: D) 30
Net iş enerjideki değişime eşittir: Wnet = Eson − Eilk = 50 − 20 = 30 J. 70 J, iki enerjinin farkı yerine toplamının alınmasından gelir.
Kolay
14Gücü 60 W olan bir masa lambası 10 s boyunca yanık kalıyor. Lamba bu sürede kaç joule elektrik enerjisi harcar?
- A) 6
- B) 70
- C) 600
- D) 50
- E) 0,17
Cevabı göster
Doğru cevap: C) 600
W = P · t = 60 · 10 = 600 J olur. 6 değeri gücün süreye bölünmesiyle bulunur; harcanan enerji güç ile sürenin çarpımıdır.
Kolay
15Fen kulübündeki bir panoda enerji kavramının kısa tanımı yazılacak. Panoya yazılması gereken doğru tanım aşağıdakilerden hangisidir?
- A) İş yapabilme yeteneğidir.
- B) Birim zamanda yapılan iştir.
- C) Cisme uygulanan itme ya da çekmedir.
- D) Birim zamandaki hız değişimidir.
- E) Birim zamanda alınan yoldur.
Cevabı göster
Doğru cevap: A) İş yapabilme yeteneğidir.
Enerji, iş yapabilme yeteneğidir. Birim zamanda yapılan iş ise gücün tanımıdır; iki kavram sık karıştırılır.
Kolay
16Okçu, yayın kirişini geriye çekerken kirişe kuvvet uygulayıp onu yer değiştiriyor, yani iş yapıyor. Okçunun yaptığı bu iş için kurulabilecek en uygun hipotez aşağıdakilerden hangisidir?
- A) Yayda enerji olarak depolanır.
- B) Hiçbir biçimde saklanmadan yok olur.
- C) Yalnız okçunun kaslarında kalır.
- D) Gerilen yayın kütlesini artırır.
- E) Güce dönüşerek yayda birikir.
Cevabı göster
Doğru cevap: A) Yayda enerji olarak depolanır.
Bir cisim üzerinde iş yapıldığında cismin enerjisi değişir; gerilen yayda yapılan iş enerji olarak depolanır. Güç bir enerji biçimi değil, işin yapılma hızıdır.
Kolay
17Günlük dilde "güç" sözcüğü çoğu zaman kuvvet ya da enerji yerine kullanılır. Bir öğrenci, çevresinde duyduğu beş cümleyi not ediyor. Bu cümlelerin hangisinde "güç" sözcüğü fizikteki anlamına uygun kullanılmıştır?
- A) Kavanozun kapağını açmaya gücüm yetmedi; biraz daha sıkı çevirmem gerekiyor.
- B) Telefonun gücü bitmek üzere; akşama kadar dayanması için şarja takmalıyım.
- C) Rüzgârın gücü o kadar fazlaydı ki bahçedeki fidanı bir anda yere yatırdı.
- D) Yeni pompanın gücü fazla; aynı depoyu eskisinden daha kısa sürede dolduruyor.
- E) Sabah kahvaltı yapmadığım için öğleye doğru hiç gücüm kalmadı.
Cevabı göster
Doğru cevap: D) Yeni pompanın gücü fazla; aynı depoyu eskisinden daha kısa sürede dolduruyor.
Fizikte güç, birim zamanda yapılan iş ya da harcanan enerjidir; aynı işi daha kısa sürede yapanın gücü daha büyüktür. Aynı depoyu daha kısa sürede dolduran pompa için "gücü fazla" demek bu anlama uygundur. Kavanoz kapağı ve rüzgâr cümlelerinde anlatılan kuvvettir; telefon ve kahvaltı cümlelerinde ise depolanmış enerjiden söz edilmektedir.
Kolay
18Bir bisikletli, düz bir yolda sabit hızla ilerliyor. Bu sırada pedal çevirmesiyle oluşan ileri yönlü kuvvet ile hava direnci ve sürtünmeden oluşan geri yönlü kuvvetler birbirini dengeliyor; yani bisiklete etki eden net kuvvet sıfırdır. Bu yol boyunca bisikletlinin hareketinden kaynaklanan enerjisi için aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
- A) Net kuvvetin yaptığı iş sıfır olduğundan değişmez.
- B) Pedal çevrilmeye devam edildiğinden sürekli artar.
- C) Sürtünme ve hava direnci bulunduğundan sürekli azalır.
- D) Alınan yol uzadıkça yapılan net iş büyüdüğünden artar.
- E) Net kuvvet sıfır olduğundan bu enerji de sıfırdır.
Cevabı göster
Doğru cevap: A) Net kuvvetin yaptığı iş sıfır olduğundan değişmez.
Net kuvvetin yaptığı iş cismin enerjisindeki değişime eşittir. Net kuvvet sıfır olduğundan net iş de sıfırdır; bisikletlinin hareketinden kaynaklanan enerjisi değişmez, hız da bu yüzden sabit kalır. Pedal kuvvetinin yaptığı pozitif iş, sürtünme ve hava direncinin yaptığı negatif işle dengelenir. Enerjinin değişmemesi sıfır olması demek değildir; bisikletli hareket ettiği için bu enerji sıfırdan farklıdır.
Orta
19Kütlesi 50 kg olan Hakan, okulun 4 m yüksekliğindeki merdivenini koşarak 8 s'de çıkıyor; arkadaşı süreyi kronometreyle ölçüyor. (g = 10 m/s²) Hakan'ın yer çekimine karşı yaptığı iş ve ortalama gücü nedir?
- A) 200 J; 25 W
- B) 2000 J; 250 W
- C) 1600 J; 200 W
- D) 2000 J; 500 W
- E) 2000 J; 16.000 W
Cevabı göster
Doğru cevap: B) 2000 J; 250 W
W = m · g · h = 50 · 10 · 4 = 2000 J ve P = W / t = 2000 / 8 = 250 W'tır. 16.000 W bulan öğrenci işi süreye bölmek yerine süreyle çarpmıştır; 200 J ise g'nin kullanılmadığı, kütle ile yüksekliğin çarpıldığı hatalı hesaptır.
Orta
20Bir çalışma lambası akşam boyunca yanık kalıyor ve elektrik sayacı lambanın 0,5 kWh enerji harcadığını gösteriyor. Fizik öğretmeni bu enerjiyi joule cinsinden ifade etmelerini istiyor. Lambanın harcadığı enerji kaç J'dür?
- A) 500
- B) 1800
- C) 1.800.000
- D) 30.000
- E) 3.600.000
Cevabı göster
Doğru cevap: C) 1.800.000
1 kWh = 1000 W · 3600 s = 3.600.000 J olduğundan 0,5 kWh = 1.800.000 J'dür. Saati 60 s gibi alan öğrenci 0,5 · 1000 · 60 = 30.000 J bulur; 1 saat 3600 saniyedir.
Katkıda bulun
Özette bir hata mı gördün, eklenmesi gereken bir bilgi ya da güzel bir soru mu var? Öner; yönetici onaylarsa sitede yayımlanır ve sana bildirim gelir.