12 · İtme, Yay ve Yarı İletkenler
BEN FİZİK YAPAMIYORUMSORU ATÖLYESİ
ÖĞRENCİ · SAYFA 1/3 · 1/1
Ad Soyad: ............................................................Sınıf: ............Süre: 6 dk
1FİZ.12.1.3Orta

İtme Varken Net İş Sıfır Olabilir mi?

Yatay bir rayda hareket eden 2,0 kg kütleli arabanın başlangıç hızı −1,0 m·s⁻¹’dir. Sağa doğru yön pozitiftir. Bir sürücü düzeneği, arabaya yönü ve büyüklüğü değişen yatay kuvvet uygular. Arabaya etki eden net yatay kuvvetin 0–4 s arasındaki grafiği şekilde verilmiştir. Araba öteleme hareketi yapar; ray yataydır ve sürtünme ihmal edilir.
t = 4 s anındaki hız ve 0–4 s aralığında arabaya yapılan net iş hangi seçenekte doğru verilmiştir?
AHız +3,0 m·s⁻¹; net iş +8,0 J.
BHız +1,0 m·s⁻¹; net iş +4,0 J.
CHız +5,0 m·s⁻¹; net iş +24 J.
DHız +1,0 m·s⁻¹; net iş 0 J.
EHız −1,0 m·s⁻¹; net iş 0 J.
12 · İtme, Yay ve Yarı İletkenler
BEN FİZİK YAPAMIYORUMSORU ATÖLYESİ
ÖĞRENCİ · SAYFA 2/3 · 1/1
Test devamı
2FİZ.12.2.3Orta

Önceden Gerilmiş Yaya Ne Kadar Ek Enerji Aktarılır?

Bir hassas ayar düzeneğinde yayın bir ucu sabittir. Diğer ucu, yay doğrultusunda çok yavaş çekilir. Şekildeki doğru, uygulanan çekme kuvvetinin doğal boya göre uzama x ile değişimini göstermektedir. Yay başlangıçta zaten 2,0 cm uzamıştır. Ayar sırasında uzama 6,0 cm’ye çıkarılır. Yay Hooke yasasına uyar; sürtünme, kalıcı şekil değişimi ve kinetik enerji değişimi ihmal edilir.
Yalnız bu ayar işlemi sırasında, yani uzama 2,0 cm’den 6,0 cm’ye çıkarılırken, dış kuvvetin yaya aktardığı ek enerji kaç joule’dür?
A0,16 J
B0,24 J
C0,32 J
D0,36 J
E0,48 J
12 · İtme, Yay ve Yarı İletkenler
BEN FİZİK YAPAMIYORUMSORU ATÖLYESİ
ÖĞRENCİ · SAYFA 3/3 · 1/1
Test devamı
3FİZ.12.4.4Orta

Gerilim Düşerken Güneş Panelinin Gücü Artabilir mi?

Bir güneş paneli eğitim modelinde, hücre gruplarından biri kısmen gölgelenmektedir. Gruba paralel bağlı bypass (köprüleme) diyodu, uygun koşullarda akımın bu grubu dolaşmasını sağlayan alternatif bir yol açar. Aynı gölge, ışınım ve sıcaklık koşullarında iki çalışma noktası kaydedilir: K’de bypass kolu açık devredir; L’de kol bağlıdır ve diyot iletimdedir. Yük her kayıt için ayrı ayarlanmıştır. Panel uçlarındaki temsili gerilim ve akım değerleri şekilde verilmiştir.
Bir öğrenci “K’de gerilim daha büyük olduğundan, K’de yüke aktarılan elektriksel güç de daha büyüktür.” diyor. Verilen iki çalışma noktası için doğru değerlendirme hangisidir?
AK’nin gücü daha büyüktür; gerilim karşılaştırması tek başına yeterlidir.
BL’nin gücü K’nin 4,5 katıdır; diyot akıma alternatif yol sağlar, enerji kaynağı değildir.
CL’nin gücü K’nin 5 katıdır; yalnız akımların oranı güç oranını verir.
DL’nin gücü daha büyüktür; bypass diyodu ek elektrik enerjisi üretmektedir.
EGüçler eşittir; aydınlanma koşulları aynı olan bir panelin çıkış gücü değişemez.
Açıklamalı çözümler
BEN FİZİK YAPAMIYORUMSORU ATÖLYESİ
CEVAP VE ÇÖZÜMLER

Cevap Anahtarı

1D2C3B

Açıklamalı Çözümler

1. soru · D · Adım adım çözüm

  1. 1İpucu: grafiğin eksenlerini oku

    Düşey eksen kuvvet, yatay eksen zamandır. İşaretli alan momentum değişimini verir. Net işi bulmak için önce son hızı belirle, sonra kinetik enerji değişimini kullan.

    İtme = Δp; net iş = ΔEₖ

  2. 2İki bölgenin itmesini hesapla

    0–2 s aralığındaki alan bir üçgendir ve pozitiftir. 2–4 s aralığında kuvvet −2 N olduğundan dikdörtgen alanı negatif alınır.

    I₁ = (2·8)(2) = +8 N·s; I₂ = (−2)·2 = −4 N·s; Inet = +4 N·s

  3. 3Başlangıç momentumunu unutma

    Başlangıç hızı negatif olduğundan başlangıç momentumu −2 kg·m·s⁻¹’dir. İtme, bu değere eklenir; doğrudan son momentum değildir.

    p₀ = 2·(−1) = −2 kg·m·s⁻¹; pson = −2 + 4 = +2 kg·m·s⁻¹; vson = (+2)(2) = +1,0 m·s⁻¹

  4. 4Net işi enerji değişiminden bul

    Başlangıç ve son süratler eşittir. Hızların işaretleri farklı olsa da kinetik enerjiler eşittir. Bu nedenle toplam net iş sıfırdır.

    Wnet = (1)(2)·2·[(+1)² − (−1)²] = 0 J

  5. 5İki sonucu birlikte yorumla

    Arabanın hareket yönü değiştiği için momentum değişimi ve net itme sıfır değildir. Başlangıç ve son sürat eşit olduğu için net iş sıfır olabilir. Kuvvet–zaman grafiğinin alanı iş olarak kullanılamaz.

    Doğru seçenek: D
2. soru · C · Adım adım çözüm

  1. 1İpucu: toplam enerji ile ek enerjiyi ayır

    İşlem doğal boydan başlamıyor. Grafikte 0–6 cm alanı yerine yalnız 2–6 cm aralığındaki alanı kullan. Bu alan bir yamuktur.

    Ek enerji = Eson − Eilk

  2. 2İşlem sınırlarındaki kuvvetleri oku

    Doğrusal grafikte x = 2 cm için kuvvet 4 N, x = 6 cm için 12 N’dir. Yer değiştirme 6 − 2 = 4 cm’dir; joule bulmak için metreye dönüştür.

    Δx = 4 cm = 0,040 m

  3. 3Yamuğun alanını hesapla

    Doğrusal değişen kuvvetin bu aralıktaki ortalaması, başlangıç ve son kuvvetlerin aritmetik ortalamasıdır. Ortalama kuvvetle yer değiştirmeyi çarp.

    Fort = (4 + 12)(2) = 8 N; W = 8·0,040 = 0,32 J

  4. 4Enerji modeliyle bağımsız kontrol yap

    Grafiğin eğiminden yay sabiti 200 N·m⁻¹ bulunur. Başlangıç ve son uzamaların karelerini ayrı ayrı kullan; uzama farkının karesini almak aynı sonucu vermez.

    k = (12)(0,060) = 200 N·m⁻¹; ΔE = (1)(2)·200·[(0,060)² − (0,020)²] = 0,36 − 0,04 = 0,32 J

  5. 5Sonucu işlem aralığıyla ilişkilendir

    Son durumda yayda toplam 0,36 J enerji vardır. Bunun 0,04 J’ü ayardan önce zaten depolanmıştı. Bu işlemde aktarılan ek enerji 0,32 J’dür.

    Doğru seçenek: C
3. soru · B · Adım adım çözüm

  1. 1İpucu: gerilim ve akımı birlikte kullan

    Panelin yüke aktardığı elektriksel güç için aynı kayıttaki gerilim ve akımı çarp. İki kayıtta gerilimler de akımlar da farklıdır.

    P = U·I

  2. 2İki çıkış gücünü hesapla

    Akımlar amper cinsinden verilmiştir. K için 0,020 A, L için 0,100 A değerini kendi gerilimiyle eşleştir.

    PK = 4,0·0,020 = 0,080 W; PL = 3,6·0,100 = 0,360 W

  3. 3Güçleri oranla

    L’de gerilim K’nin %90’ı olsa da akım beş katıdır. Bu nedenle güç oranı 0,90·5 olur; yalnız gerilime ya da yalnız akıma bakmak yeterli değildir.

    (PL)(PK) = (0,360)(0,080) = 4,5

  4. 4Diyotun işlevini ve kanıtın sınırını belirt

    Bypass diyodu gölgelenen grubu dolaşan bir akım yolu oluşturur; yeni bir enerji kaynağı değildir. Yükler farklı ayarlandığından bu iki kayıt, aynı yükte yalnız diyodun etkisini ölçen kontrollü bir deney sayılmaz. Sonuç verilen çalışma noktaları içindir.

    Her koşulda aynı güç oranı beklenmez.

  5. 5İddiayı gerekçeyle değerlendir

    Öğrencinin iddiası yanlıştır: daha düşük gerilime rağmen L’de ölçülen çıkış gücü daha büyüktür. Güç oranı 4,5’tir; elektrik enerjisinin kaynağı hücrelere ulaşan ışık enerjisidir.

    Doğru seçenek: B