Ailesiyle gittiği piknikte Ali, salıncağa binmek istiyor. Babası, Ali’yi salıncakta K noktasına kadar çekip serbest bırakıyor. K noktasından harekete başlayan Ali, aşağıdaki gibi L noktasından geçip M noktasına kadar yükseliyor.
Sürtünmeler ve iplerin ağırlığı önemsenmediğine göre Ali’nin hareketi sırasında gerçekleşen durumlarla ilgili,
II. L noktasında, yere göre çekim potansiyel enerjisi sıfırdır.
ifadelerinden hangileri doğrudur?
A) Yalnız I
B) I ve III
C) II ve III
D) I, II ve III
Mekanik Enerjinin Korunumu ve Enerji Dönüşümleri
KULLANILAN FORMÜL / KURAL: Sürtünmesiz ortamlarda toplam mekanik enerji korunur (E_{\text{mekanik}} = E_k + E_p = \text{sabit}). Cisim aşağı inerken çekim potansiyel enerjisi (E_p = mgh) kinetik enerjiye (E_k = \frac{1}{2}mv^2) dönüşür; yukarı çıkarken ise kinetik enerji potansiyel enerjiye dönüşür.
ÇÖZÜM VE SEÇENEK ANALİZİ
Öncülleri verilen görseldeki konumlara ve enerji dönüşüm kurallarına göre inceleyelim:
- I. İfade Doğrudur: Ali K noktasından en alt seviye olan L noktasına inerken yerden yüksekliği azalır; bu nedenle çekim potansiyel enerjisi azalırken azalan bu enerji kinetik enerjiye dönüştüğü için hızı ve kinetik enerjisi artar.
- II. İfade Yanlıştır: L noktası salıncağın en alt noktası olmasına rağmen görselde belirtilen yer seviyesinin (yatay zemin) üzerindedir (h > 0). Bu yüzden Ali’nin yere göre çekim potansiyel enerjisi sıfır değil, minimumdur.
- III. İfade Doğrudur: Sürtünmesiz ortamda serbest bırakılan Ali, ilk bırakıldığı K noktası ile aynı yüksekliğe sahip olan M noktasına kadar çıkar. Bu anlık dönüm noktasında hızı anlık olarak sıfırlandığı için kinetik enerjisi de sıfır olur.
Buna göre I ve III. ifadeler doğrudur.
CEVAP: B) I ve III
SINAV NOTU / PÜF NOKTASI: Sorularda “yere göre potansiyel enerji” dendiğinde referans noktası zemin kabul edilir. Salıncağın en alt noktası (L), salıncak hareketi için en küçük potansiyel enerjili yer olsa da yer seviyesine temas etmediği sürece potansiyel enerjisi sıfır olmaz.