qxhhfchcjvjuv
Çekim Potansiyel Enerjisi ve Kütle-Yükseklik İlişkisi
KULLANILAN FORMÜL / KURAL: Bir cismin çekim potansiyel enerjisi; cismin kütlesine (m), yer çekimi ivmesine (g) ve yerden yüksekliğine (h) bağlı olup E_p = m \cdot g \cdot h bağıntısıyla hesaplanır. Yer çekimi ivmesi sabitken potansiyel enerji hem kütle hem de yükseklik ile doğru orantılıdır.
ÇÖZÜM ADIMLARI
Adım 1 — Verilen Değerlerin Belirlenmesi
Şekildeki rüzgâr türbinlerinin yerden yükseklikleri görselden incelendiğinde dağın zirvesinden tabanına doğru:
h_K > h_L > h_M
Soruda verilen kütleler arasındaki ilişki:
m_K > m_L > m_M
Adım 2 — 1. Soru: Çekim Potansiyel Enerjilerinin Sıralanması
E_p = m \cdot g \cdot h eşitliğine göre hem kütlesi hem de yüksekliği en fazla olan türbin K, en az olan türbin ise M’dir. Bu nedenle sahip oldukları çekim potansiyel enerjileri:
E_K > E_L > E_M \quad (K > L > M)
Adım 3 — 2. Soru: Potansiyel Enerjileri Eşitlemek İçin Yer Değişimi
İki türbinin potansiyel enerjilerinin eşitlenebilmesi için kütlesi büyük olanın daha alçakta, kütlesi küçük olanın ise daha yüksekte olması gerekir (m \cdot h çarpımlarının eşitlenebilmesi için).
- Başlangıçta kütlesi büyük olanlar daha yüksekte olduğundan, kütlesi büyük olan ile küçük olanın yer değiştirmesi enerjileri eşitleyebilir:
- K ve M türbinleri (K en alta, M zirveye alınarak)
- Ayrıca K ve L veya L ve M türbinleri de kendi aralarında yer değiştirerek enerjilerini eşitleyebilir.
CEVAP:
- K > L > M (E_K > E_L > E_M)
- K ile M (veya K ile L, L ile M) türbinleri birbirleriyle yer değiştirebilir.
SINAV NOTU / PÜF NOKTASI: Çekim potansiyel enerjisini eşitlemek için “kütlesi büyük olanı daha aşağıya, kütlesi küçük olanı daha yukarıya” taşımak temel ilkedir. Sorularda en belirgin kütle ve yükseklik farkı K ve M arasında olduğu için öncelikli olarak K ve M’nin yer değiştirmesi beklenir.