7. Sınıf Fen Bilimleri · Kuvvet ve Enerjiyi Keşfedelim
Kuvvet, İş ve Enerji İlişkisi
- fiziksel anlamda iş
- kuvvet
- joule
- enerji
- kinetik enerji
- potansiyel enerji
- çekim potansiyel enerjisi
- esneklik potansiyel enerjisi
Fiziksel anlamda iş nedir ve enerjiyle ilişkisi nasıldır?
Fiziksel anlamda iş, bir cisme kuvvet uygulandığında cismin bu kuvvet doğrultusunda yer değiştirmesiyle yapılır. Yapılan iş, kuvvet ve kuvvet doğrultusunda alınan yol ile doğru orantılıdır: iş = kuvvet × yol. Kuvvet newton, yol metre alınırsa iş birimi joule olur; örneğin bir kutuyu 20 N kuvvetle kuvvet doğrultusunda 3 m itmek 60 J iş demektir. Kitap okumak ya da yerinden oynamayan bir duvarı itmek fiziksel anlamda iş değildir. Enerji iş yapabilme yeteneğidir ve birimi de joule’dür; iş yapan cismin enerjisi azalır, üzerine iş yapılan cismin enerjisi artar. Kinetik enerji hareketten kaynaklanır ve kütle ile sürat arttıkça artar. Potansiyel enerji cismin durumundan dolayı depoladığı enerjidir: çekim potansiyel enerjisi ağırlık ve yükseklikle artar, esneklik potansiyel enerjisi gerilen lastikte ya da sıkışan yayda depolanır. Çanta tutarak düz yolda yürümek de iş sayılmaz.
Kuvvet, İş ve Enerji İlişkisi: konu anlatımı ve özeti
Günlük dilde her çaba "iş" sayılır ama fen bilimlerinde iş yapmanın özel koşulları vardır. Bu konu kuvvet, iş ve enerji arasındaki bağı ve enerjinin çeşitlerini anlatır.
- Fiziksel anlamda iş için cisme kuvvet uygulanmalı ve cisim bu kuvvet doğrultusunda yer değiştirmelidir. Kitap okumak ya da yerinden oynamayan bir duvarı itmek fiziksel anlamda iş değildir.
- Yapılan iş, kuvvet ve kuvvet doğrultusunda alınan yol ile doğru orantılıdır: İş = Kuvvet × Yol. Kuvvet newton (N), yol metre (m) alınırsa iş birimi joule (J) olur.
- Örnek: Bir kutuyu 20 N kuvvetle kuvvet doğrultusunda 3 m itersen 20 × 3 = 60 J iş yaparsın.
- Enerji, iş yapabilme yeteneğidir; birimi de joule'dür. İş yapan cismin enerjisi azalır, üzerine iş yapılan cismin enerjisi artar.
- Kinetik enerji, cismin hareketinden kaynaklanan enerjidir; kütlesi ve sürati arttıkça artar.
- Potansiyel enerji, cismin durumundan dolayı depoladığı enerjidir. Çekim potansiyel enerjisi ağırlık ve yükseklik arttıkça artar. Esneklik potansiyel enerjisi gerilen lastikte ya da sıkışan yayda depolanır.
Unutma: Ağır bir çantayı tutarak düz yolda yürürken uyguladığın kuvvet yukarı, hareketin yatay olduğu için çantaya fiziksel anlamda iş yapmış sayılmazsın.
Bu özet yapay zekâ ile kitabın ilgili sayfalarından hazırlandı; hata içerebilir. Asıl kaynak MEB ders kitabıdır. İçerikler nasıl hazırlanıyor? · Son güncelleme:
Önce temeli pekiştir
Fen bilimlerinde bir şeyin "iş" sayılması için iki koşul aynı anda gerekir. Bunu iki soruyla kontrol et:
- Cisme bir kuvvet uygulanıyor mu?
- Cisim bu kuvvetin doğrultusunda yer değiştiriyor mu?
İki sorunun cevabı da "evet" ise iş yapılmıştır. Örnek: Bir kutuyu 50 N kuvvetle kuvvet doğrultusunda 4 m itersen yapılan iş 50 × 4 = 200 J olur. Duvarı 30 N kuvvetle itip yerinden oynatamazsan yer değiştirme 0 olduğu için iş de 0 J'dür.
Günlük hayattan: Merdiven çıkarken hem kuvvet uygularsın hem de yukarı doğru yer değiştirirsin; bu fiziksel anlamda iştir. Bu yüzden merdiven çıkmak düz yolda yürümekten daha çok yorar.
Sık yapılan hata: "Çok yorulduysam iş yapmışımdır." Doğrusu: Yorulmak iş yapıldığını göstermez; ağır bir çantayı yerinde tutmak yorar ama çanta yer değiştirmediği için iş yapılmaz.
Derinleş
Bir oyun parkındaki kaydırak, salıncak ve tahterevalliyi incele. Her birinde çocuk hangi anda potansiyel enerji, hangi anda kinetik enerji kazanıyor? Bir oyun aracı tasarlayacak olsan çocukların güvenliği için yükseklik ve hız konusunda hangi sınırları koyardın? Tasarımını bir çizimle göster ve enerjinin nerede biriktiğini, nerede harekete dönüştüğünü üzerinde işaretle.
Öğrenme çıktıları
Bu konunun soruları MEB öğretim programındaki şu öğrenme çıktılarını ölçer.
FB.7.2.1Fiziksel anlamda yapılan işin bağlı olduğu faktörlere ilişkin bilimsel çıkarım
- a) Fiziksel anlamda yapılan işin niteliklerini tanımlar.
- b) Fiziksel anlamda yapılan işin farklı örneklerini gözlemleyerek verileri toplar ve kaydeder.
- c) Fiziksel anlamda yapılan işin kuvvet ve yer değiştirmeye bağlı olduğunu yorumlar ve değerlendirir.
FB.7.2.2Enerji çeşitlerinden kinetik ve potansiyel enerjiyi karşılaştırabilme
- a) Kinetik ve potansiyel enerjinin özelliklerini belirler.
- b) Kinetik ve potansiyel enerjinin benzer özelliklerini listeler.
Bu konuda neler var?
- Fiziksel Anlamda İş
- Enerji ve Enerji Çeşitleri
Sorular
Soru bankasından bu konunun soruları, kolaydan zora.
Kolay
1Okul koridorunda oynanan bir oyunda Kaan, topu yere bırakıp ileri doğru yuvarlıyor. Düz zeminde hızla ilerleyen top, koridorun sonundaki plastik labutlara çarparak onları deviriyor. Topun labutları devirmesini sağlayan, düz zeminde ilerlerken sahip olduğu enerji türü hangisidir?
- A) Çekim potansiyel enerjisi
- B) Esneklik potansiyel enerjisi
- C) Isı enerjisi
- D) Kinetik enerji
Cevabı göster
Doğru cevap: D) Kinetik enerji
Hareket eden her cismin kinetik enerjisi vardır; top düz zeminde ilerlediği için labutları deviren enerjisi kinetik enerjidir. Top yükseğe çıkmadığı için çekim potansiyel enerjisinde bir değişim olmaz; bu enerji türü yüksekliğe bağlıdır.
Kolay
2Sena, enerji türleri panosu için evinin çevresinde dört fotoğraf çekiyor. Her fotoğrafın altına, cismin enerjisinin hareketinden mi, yüksekliğinden mi yoksa şekli değiştiği için mi olduğunu yazacak. Sena'nın fotoğraflarından hangisinde esneklik potansiyel enerjisi depolanmış bir cisim vardır?
- A) İki parmak arasında gerilmiş paket lastiği
- B) Ağacın dalında asılı duran elma
- C) Yolda ilerleyen bisiklet
- D) Baraj gölünde biriken su
Cevabı göster
Doğru cevap: A) İki parmak arasında gerilmiş paket lastiği
Gerilen lastik ya da sıkışan yay gibi esnek cisimler eski hâline dönmek için esneklik potansiyel enerjisi depolar. Elma ve baraj suyu da enerji depolar ama bu enerji yükseklikten kaynaklanan çekim potansiyel enerjisidir; bisiklet ise kinetik enerjiye örnektir.
Kolay
3Beden eğitimi dersinde Ahmet, spor salonunun duvarını bir dakika boyunca bütün gücüyle itiyor ve çok yoruluyor; duvar yerinden kıpırdamıyor. Zehra ise aynı sürede yerdeki bir minderi iterek salonun öbür ucuna götürüyor. Öğretmen yalnızca Zehra'nın fiziksel anlamda iş yaptığını söylüyor. Bu karar hangi bilgiye dayanır?
- A) İş için kuvvet uygulanmalı ve kuvveti uygulayan kişi yorulmalıdır.
- B) İş için cisim hareketsiz kalmalı ve uygulanan kuvvet çok büyük olmalıdır.
- C) İş için kişi uzun süre çalışmalı ve enerji harcadığını hissetmelidir.
- D) İş için kuvvet uygulanmalı ve cisim kuvvet doğrultusunda yer değiştirmelidir.
Cevabı göster
Doğru cevap: D) İş için kuvvet uygulanmalı ve cisim kuvvet doğrultusunda yer değiştirmelidir.
Fiziksel anlamda iş için cisme kuvvet uygulanması ve cismin bu kuvvet doğrultusunda yer değiştirmesi gerekir; minder yer değiştirdiği için Zehra iş yapmıştır. Ahmet çok yorulmuştur ama duvar yer değiştirmediği için yaptığı fiziksel iş sıfırdır; yorulmak iş ölçütü değildir.
Kolay
4Merve bir deneyde, dinamometreyle kutuyu ittiği kuvveti newton cinsinden, kutunun kuvvet doğrultusunda aldığı yolu ise metre cinsinden ölçüyor. Yaptığı işi bulmak için bu iki değeri çarpıp sonucu tablosuna yazıyor. Merve'nin tablosunda iş değerinin yanına yazması gereken birim hangisidir?
- A) Newton
- B) Metre
- C) Joule
- D) Kilogram
Cevabı göster
Doğru cevap: C) Joule
İş = Kuvvet × Yol olduğundan newton ile metre çarpıldığında iş birimi joule (J) olur; enerjinin birimi de joule'dür. Newton yalnızca kuvvetin birimidir, işin değil.
Kolay
5Aşağıdakilerin hangisinde esneklik potansiyel enerjisi depolanmıştır?
- A) Yokuş aşağı yuvarlanan bir top
- B) Rafta duran bir kitap
- C) Gerilmiş bir lastik
- D) Hızla giden bir tren
Cevabı göster
Doğru cevap: C) Gerilmiş bir lastik
Esneklik potansiyel enerjisi gerilen lastikte ya da sıkışan yayda depolanır. Raftaki kitapta ise yüksekliğe bağlı çekim potansiyel enerjisi vardır.
Kolay
6Kuvvet newton (N), yol metre (m) birimiyle alındığında yapılan işin birimi hangisi olur?
- A) Newton
- B) Metre
- C) Joule
- D) Kilogram
Cevabı göster
Doğru cevap: C) Joule
İş = Kuvvet × Yol bağıntısında newton ile metre çarpıldığında birim joule (J) olur. Newton yalnızca kuvvetin birimidir.
Kolay
7Ali, oyuncaklarla dolu bir alışveriş arabasını iterek bahçede hareket ettiriyor. Bu olayda Ali'nin ve arabanın enerjisindeki değişim nasıldır?
- A) Ali'nin enerjisi artar, arabanın enerjisi azalır.
- B) Ali'nin enerjisi azalır, arabanın enerjisi artar.
- C) Ali'nin de arabanın da enerjisi azalır.
- D) İkisinin de enerjisi değişmez.
Cevabı göster
Doğru cevap: B) Ali'nin enerjisi azalır, arabanın enerjisi artar.
İş yapan cismin enerjisi azalır, üzerine iş yapılan cismin enerjisi artar. Ali iş yaptığı için enerjisi azalır, hareketlenen araba ise enerji kazanır.
Kolay
8Defne, ağır bir dolabı 40 N büyüklüğündeki kuvvetle itiyor ancak dolap yerinden hiç kıpırdamıyor. Defne'nin dolap üzerinde yaptığı iş kaç joule'dür?
- A) 40
- B) 0
- C) 4
- D) 400
Cevabı göster
Doğru cevap: B) 0
Dolap yer değiştirmediği için yol sıfırdır ve İş = 40 × 0 = 0 J olur. Kuvvet uygulanması tek başına iş yapıldığını göstermez.
Kolay
9Bir cismin kinetik enerjisi hangi iki niceliğe bağlıdır?
- A) Ağırlık ve yükseklik
- B) Yükseklik ve şekil
- C) Hacim ve renk
- D) Kütle ve sürat
Cevabı göster
Doğru cevap: D) Kütle ve sürat
Kinetik enerji cismin kütlesi ve sürati arttıkça artar. Ağırlık ve yükseklik çekim potansiyel enerjisini etkiler.
Kolay
10Bahçedeki ağacın dalında asılı duran bir elma hangi enerjiye sahiptir?
- A) Çekim potansiyel enerjisi
- B) Kinetik enerji
- C) Esneklik potansiyel enerjisi
- D) Ses enerjisi
Cevabı göster
Doğru cevap: A) Çekim potansiyel enerjisi
Elma yerden belirli bir yükseklikte bulunduğu için çekim potansiyel enerjisine sahiptir. Hareket etmediği için kinetik enerjisi yoktur.
Kolay
11Bir cismin çekim potansiyel enerjisi hangi iki niceliğe bağlıdır?
- A) Kütle ve sürat
- B) Sürat ve yükseklik
- C) Ağırlık ve yükseklik
- D) Şekil ve sürat
Cevabı göster
Doğru cevap: C) Ağırlık ve yükseklik
Çekim potansiyel enerjisi cismin ağırlığı ve yerden yüksekliği arttıkça artar. Kütle ve sürat ise kinetik enerjiyi etkileyen niceliklerdir.
Kolay
12Fen bilimlerinde bir olayın “fiziksel anlamda iş” sayılabilmesi için hangi koşullar birlikte sağlanmalıdır?
- A) Cisme kuvvet uygulanması ve kuvveti uygulayanın yorulması
- B) Cisme kuvvet uygulanması ve cismin kuvvet doğrultusunda yer değiştirmesi
- C) Cismin hareket etmesi ve uzun süre geçmesi
- D) Çaba harcanması ve cismin ağır olması
Cevabı göster
Doğru cevap: B) Cisme kuvvet uygulanması ve cismin kuvvet doğrultusunda yer değiştirmesi
Fiziksel anlamda iş için cisme kuvvet uygulanmalı ve cisim bu kuvvet doğrultusunda yer değiştirmelidir. Yorulmak ya da çaba harcamak tek başına iş yapıldığını göstermez.
Kolay
13Aşağıdakilerden hangisinin kinetik enerjisi vardır?
- A) Yolda ilerleyen bir bisikletin
- B) Masada duran bir vazonun
- C) Sıkıştırılmış bir yayın
- D) Gerilmiş bir lastiğin
Cevabı göster
Doğru cevap: A) Yolda ilerleyen bir bisikletin
Kinetik enerji hareketten kaynaklanır; ilerleyen bisiklet hareket hâlindedir. Sıkıştırılmış yay ve gerilmiş lastik duruyor ve enerjiyi potansiyel enerji olarak depoluyor.
Kolay
14Bir öğrenci sınıftaki kutuyu 10 N büyüklüğündeki kuvvetle iterek kuvvet doğrultusunda 5 m hareket ettiriyor. Öğrencinin kutu üzerinde yaptığı iş kaç joule'dür?
- A) 50
- B) 15
- C) 2
- D) 5
Cevabı göster
Doğru cevap: A) 50
İş = Kuvvet × Yol = 10 × 5 = 50 J'dür. Kuvvet ile yolu toplamak (15) ya da bölmek (2) yanlış sonuç verir.
Kolay
15Bir cismin hareketinden kaynaklanan enerjiye ne ad verilir?
- A) Çekim potansiyel enerjisi
- B) Esneklik potansiyel enerjisi
- C) Isı enerjisi
- D) Kinetik enerji
Cevabı göster
Doğru cevap: D) Kinetik enerji
Hareket eden cisimlerin sahip olduğu enerji kinetik enerjidir. Potansiyel enerji ise cismin hareketinden değil, durumundan dolayı depoladığı enerjidir.
Kolay
16Park hâlinde duran bir otomobilin kinetik enerjisi için aşağıdakilerden hangisi söylenebilir?
- A) Kütlesi büyük olduğu için kinetik enerjisi çok fazladır.
- B) Motoru kapalı olduğu için kinetik enerjisi artar.
- C) Yerde durduğu için kinetik enerjisi en büyüktür.
- D) Hareket etmediği için kinetik enerjisi yoktur.
Cevabı göster
Doğru cevap: D) Hareket etmediği için kinetik enerjisi yoktur.
Kinetik enerji hareketten kaynaklanır; duran otomobilin sürati sıfır olduğundan kinetik enerjisi yoktur. Kütlenin büyük olması, cisim hareket etmedikçe kinetik enerji kazandırmaz.
Kolay
17Deniz, kinetik enerji ile çekim potansiyel enerjisini karşılaştıran bir çizelge hazırlıyor. Çizelgenin “benzerlikler” bölümüne iki enerji türü için de geçerli olan bir özellik yazacak. Deniz bu bölüme aşağıdakilerden hangisini yazmalıdır?
- A) Cismin sürati arttıkça büyüklüğü de artar.
- B) Cismin yerden yüksekliği arttıkça artar.
- C) Yalnız hareket eden cisimlerde bulunur.
- D) İş yapabilme yeteneğidir, birimi joule'dür.
Cevabı göster
Doğru cevap: D) İş yapabilme yeteneğidir, birimi joule'dür.
Enerji, iş yapabilme yeteneğidir ve birimi joule'dür; bu, kinetik enerji için de potansiyel enerji için de geçerlidir. Sürate bağlı olmak ve yalnız hareketli cisimlerde bulunmak kinetik enerjinin özelliğidir. Yükseklik arttıkça artmak ise çekim potansiyel enerjisinin özelliğidir; bunlar farklılıklar bölümüne yazılır.
Kolay
18Elif, okul çantasını elinde sallamadan taşıyarak önce düz koridorda yürüyor, sonra merdivenden üst kata çıkıyor. Her iki bölümde de çantaya yukarı yönde kuvvet uyguluyor. Elif'in çanta üzerinde fiziksel anlamda iş yapıp yapmadığıyla ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
- A) Yalnız koridorda iş yapar; çünkü koridorda çantayı daha uzağa taşır.
- B) Yalnız merdivende iş yapar; çünkü çanta kuvvet yönünde yükselir.
- C) İkisinde de iş yapar; çünkü ikisinde de çantaya kuvvet uygular.
- D) İkisinde de iş yapmaz; çünkü çantayı elinden hiç bırakmaz.
Cevabı göster
Doğru cevap: B) Yalnız merdivende iş yapar; çünkü çanta kuvvet yönünde yükselir.
Fiziksel anlamda iş için cisme kuvvet uygulanmalı ve cisim bu kuvvetin doğrultusunda yer değiştirmelidir. Koridorda kuvvet yukarı, hareket yataydır; çanta kuvvet doğrultusunda yer değiştirmediği için iş yapılmaz. Merdivende çanta yukarı doğru da yer değiştirir; kuvvetle aynı doğrultuda yükseldiği için iş yapılır. Yalnız kuvvet uygulamak ya da uzun yol yürümek iş yapılmış olması için yetmez.
Orta
19Taşınma gününde Burak, içinde kitaplar olan bir koliyi koridorda 25 N büyüklüğünde yatay bir kuvvetle itiyor. Koli, kuvvet doğrultusunda 4 m ilerleyip kapının önüne geliyor. Burak'ın koli üzerinde yaptığı iş kaç joule'dür?
- A) 29 J
- B) 21 J
- C) 6,25 J
- D) 100 J
Cevabı göster
Doğru cevap: D) 100 J
İş = Kuvvet × Yol = 25 N × 4 m = 100 J. 29 J, kuvvet ile yolu çarpmak yerine toplayan birinin bulacağı sonuçtur.
Orta
20Nazlı, balkondaki rafın aynı katına kütlesi 2 kg olan bir sardunya saksısı ile 5 kg olan bir limon ağacı saksısı koyuyor. Annesi, rüzgârda düşerlerse hangisinin yere daha büyük zarar verebileceğini merak ediyor. Raftaki saksıların çekim potansiyel enerjileri için ne söylenebilir?
- A) 2 kg'lık saksınınki daha büyüktür.
- B) İki saksınınki birbirine eşittir.
- C) İkisinin de çekim potansiyel enerjisi yoktur.
- D) 5 kg'lık saksınınki daha büyüktür.
Cevabı göster
Doğru cevap: D) 5 kg'lık saksınınki daha büyüktür.
Çekim potansiyel enerjisi cismin ağırlığına ve yüksekliğine bağlıdır. Saksılar aynı yükseklikte olduğundan ağırlığı büyük olan 5 kg'lık saksının enerjisi daha büyüktür; yalnızca yüksekliğe bakıp enerjilerin eşit olduğunu düşünmek kütlenin etkisini gözden kaçırmaktır.
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.