7. SınıfFen Bilimleri

Kuvvet, İş ve Enerji İlişkisi

Fen Bilimleri · 7. Sınıf · Kuvvet ve Enerji

Konu Anlatımı

Bu derste ne öğreneceğiz?

Bu derste Kuvvet, İş ve Enerji İlişkisi konusunu gözlemden çıkarıma doğru kuracağız. Önce ne olduğunu göreceğiz, sonra neden böyle olduğunu açıklayacağız.

Dersten sonra şunları yapabiliyor olmanız gerekiyor:

Ön bilgi: bundan önce gördüğümüz

Bu derste İş, Enerji ve Enerji Dönüşümleri konusunu hatırlayarak ilerliyoruz. İki konu arasındaki bağı kurmak, ayrı ayrı ezberlemekten daha kalıcı bir öğrenme sağlar.

İş Nedir?

Bir kuvvetin etkisiyle cisim yer değiştirtiyorsa bu kuvvet iş yapar. Yer değiştirme olmadan kuvvet uygulamak iş yapmaz. Örneğin duvara dayanan kişinin uyguladığı kuvvet, duvarı yer değiştirtmediği için iş yapmaz.

İş, kuvvet ile yer değiştirmenin çarpımıdır. Bağıntı W = F · s şeklindedir. Burada W iş, F kuvvet, s yer değiştirme miktarıdır. Kuvvet newton, yer değiştirme metre cinsinden alınırsa iş joule biriminde bulunur. Bir newtonluk kuvvetle bir metre yol alınırsa bir joule iş yapılmış olur.

DurumKuvvet ile hareket yönüYapılan iş
Cisim itilerek ilerletiliyorAynı yöndePozitif iş
Vuruşla hareketi durduruluyorTers yöndeNegatif iş
Cisim yatay zeminde duruyorYer değiştirme yokSıfır iş
Yük yukarı kaldırılıyorYukarı yöndePozitif iş, potansiyel enerji artar

Kuvvetin Yönünün İşe Etkisi

Kuvvet, cismin yer değiştirme yönüyle aynı yöndeyse yapılan iş pozitiftir ve cismin enerjisi artar. Kuvvet yer değiştirmeye ters yöndeyse iş negatiftir; bu durumda cismin hareketi yavaşlatılır ve enerjisi azalır. Örneğin bir cisme hareket yönünde kuvvet uygulamak onu hızlandırır, hareketin ters yönünde kuvvet uygulamak ise onu yavaşlatır.

Yer değiştirme olmadığı durumda iş sıfırdır. Masanın üzerinde duran bir kitaba aşağıdan yukarıya kuvvet uygulamak yer değiştirme oluşturmadığı sürece iş yapmaz.

Güç

Güç, birim zamanda yapılan iştir. Bağıntısı P = W ÷ t şeklindedir. P gücü, W işi, t süreyi gösterir. İş joule, süre saniye cinsinden alınırsa güç watt biriminde bulunur. Bir watt, saniyede bir joule iş yapılması demektir.

Aynı işi daha kısa sürede yapan makinenin gücü daha büyüktür. Aynı güçteki iki makineden daha uzun süre çalışan, toplamda daha çok enerji tüketir. Güç büyüdükçe birim zamanda yapılan iş artar.

Enerji Dönüşümleri

Enerji türü değişebilir ancak enerjinin korunumu yasasına göre enerji miktarı korunur. Enerji bir türden başka bir türe dönüşürken ortaya yeni enerji doğmaz, yalnızca tür değişir.

Günlük Hayattan Örnekler

Bisiklet yokuş yukarı sürülürken sürücünün vücut enerjisi hareket ve potansiyel enerjiye dönüşür; bu yüzden yokuş çıkmak yorucudur. Yokuştan inen bir araçta ise potansiyel enerji kinetik enerjiye dönüşür ve araç hızlanır. Elektrikli süpürgede elektrik enerjisi hareket enerjisine, elektrikli ısıtıcıda ise ısı enerjisine dönüşür.

Aynı yükü yerden daha yükseğe taşımak daha büyük iş gerektirir. Bu nedenle eşyaları alt kata indirmek, üst kata taşımaktan daha az enerji harcar. Kullanılmayan cihazların fişinin çekilmesi, kullanılmayan enerjinin israfını önler.

Özet Kuvvet bir cismi yer değiştirtiyorsa iş yapar ve iş kuvvet ile yolun çarpımıdır. İşin birimi jouledür. Kuvvet hareket yönüyle aynı yöndeyse iş pozitif, ters yöndeyse negatiftir; yer değiştirme yoksa iş sıfırdır. Güç birim zamanda yapılan iştir, bağıntısı P = W ÷ t ve birimi wattır. Aynı işi kısa sürede yapan makinenin gücü büyüktür. Enerji türü dönüşürken enerjinin kendisi korunur. Elektrik enerjisi hareket veya ısı enerjisine, potansiyel enerji kinetik enerjiye, ışık enerjisi kimyasal enerjiye dönüşebilir. Enerji tasarrufu için kullanılmayan cihazların fişi çekilmeli ve verimli cihazlar tercih edilmelidir.

Sık Yapılan Hatalar Birinci hata duvara kuvvet uygulandığı için iş yapıldığını düşmektir; yer değiştirme olmadığı için iş sıfırdır. İkinci hata kuvvetle yolun toplanacağını sanmaktır; iş kuvvet ile yolun çarpımıdır. Üçüncü hata her kuvvetin pozitif iş yaptığını düşmektir; hareketi durduran kuvvet negatif iş yapar. Dördüncü hata gücün biriminin joule olduğunu düşmektir; joule işin birimi, watt gücün birimidir. Son hata enerji dönüşümünde enerjinin azaldığını sanmaktır; enerji türü değişir ancak toplam enerji korunur.

Günlük hayattan bir uygulama

Konuyu pekiştirmek için günlük hayattan bir uygulamaya bakmak gerekir. Aşağıdaki görev, Kuvvet, İş ve Enerji İlişkisi bilgisini gerçek bir işin içinde kullandırmak için hazırlandı; çözerken hangi adımı nerede kullandığımızı not etmek faydalıdır.

Uygulama sorusu: İş bağıntısını yazarak, kuvvetin yönüne göre işin pozitif veya negatif olması durumlarını örnekleriyle açıklayınız?

Bu görev için 15 puan dağıtılmıştır; puanlama anahtarı, cevabın hangi adımlarla gösterilmesi gerektiğini ayrıntılı biçimde söyler. Puanlamada işlem sırasının ve sonuç cümlenin ayrı ayrı sayıldığına dikkat et.

Hızlı hatırlatma

Adım adım çözülmüş örnekler

İki örnek üzerinde çalışacağız. İlk örnek kuralın temel kullanımını, ikinci örnek ise kuralın zorlayıcı bir durumunu gösterir. Adımları kendin yazmayı dene; ikinci adımda nerede durduğunu görmek, sınavda zaman kazanır.

Örnek 1: İş Hesaplama

Soru: Yatay düzlemde 12 newtonluk kuvvetle bir çanta 5 metre kaydırıldığında yapılan iş kaç jouledir?

  1. Adım 1: İş bağıntısı W = F · s olarak yazılır.
  2. Adım 2: Kuvvet 12 newton ve yer değiştirme 5 metredir.
  3. Adım 3: Yer değiştirme yatay düzlemde olduğu için kuvvetle aynı yöndedir ve iş pozitiftir.
  4. Adım 4: 12 · 5 = 60 J olur, sonuç 60 jouledir.

Cevap: 60 joule (pozitif iş)

Bu örnekte adım sayısını not edin: kural her zaman aynı sayıda işlemle değil, kazanılması gereken bilgiye göre çözülür.

Örnek 2: İşin İşaretini Belirleme

Soru: Koşu yolunda ilerleyen bir çocuğa durmasını sağlamak için arkadan itilmektedir. Bu durumda yapılan iş pozitif mi negatiftir?

  1. Adım 1: Çocuğun hareket yönü koşu yolunun ileri yönüdür.
  2. Adım 2: Arkadan uygulanan kuvvet bu hareket yönüne terstir.
  3. Adım 3: Kuvvet hareket yönüyle ters yönde olduğu için iş negatiftir.
  4. Adım 4: Bu negatif iş, çocuğun hareket enerjisini azaltır ve onu durdurur.

Cevap: Negatif iş; çünkü kuvvet yer değiştirmeye terstir ve hareket enerjisini azaltır.

Kavram karşılaştırma tablosu

Bu derste geçen terimler birbirine yakın durur ve sınavda karıştırılır. Aşağıdaki tabloda her terimin anlamı ve sık karıştırılan karşılığı yan yana verilmiştir.

KavramAnlamıSık karıştırılan karşılığı
GüçBirim zamanda yapılan iştir. BağıntısıGücün biriminin joule olduğunu düşünmek
İş jouleSüre saniye cinsinden alınırsa güç watt biriminde bulunur.Bu kavram için ayrı bir hata kaydı tutulmamış; tanımıyla ilgili uyarılar aşağıdaki bölümde.
Elektrik enerjisi hareket enerjisineElektrikli motorlar, süpürgeler ve çamaşır makineleri.Bu kavram için ayrı bir hata kaydı tutulmamış; tanımıyla ilgili uyarılar aşağıdaki bölümde.
Işık enerjisi kimyasal enerjiyeBitkilerin fotosentez yapması.Bu kavram için ayrı bir hata kaydı tutulmamış; tanımıyla ilgili uyarılar aşağıdaki bölümde.
Potansiyel enerji kinetik enerjiyeYüksekten bırakılan cismin yere düşmesi.Bu kavram için ayrı bir hata kaydı tutulmamış; tanımıyla ilgili uyarılar aşağıdaki bölümde.

Kural, formül ve ölçü tablosu

Aşağıdaki tablo bu konudaki kuralları tek bakışta toplar. Karar verirken önce bu tabloya bakmak, kuralı hatırlamakta işe yarar.

Ölçülen büyüklükDerste geçen değerDeğerin geçtiği bağlam
enerji480 jouleAdım 2: İş 480 joule, süre 12 saniyedir.
güç40 wattAdım 4: Motorun gücü 40 watt olarak hesaplanır.

Yukarıdaki ölçülerin arkasındaki kural ve formüller şunlardır:

Kural ya da formülÖlçü / birimÖrnek adımlarında geçiyor mu
İş = kuvvet · yer değiştirme (W = F · s)Ölçü birimi yok (saf kural)Evet — Örnek 1: İş Hesaplama
İşin birimi = joule (1 N · 1 m = 1 J)1 NEvet — Örnek 1: İş Hesaplama
Güç = iş ÷ zaman (P = W ÷ t)Ölçü birimi yok (saf kural)Örnek adımlarında sayısal olarak geçmiyor
Gücün birimi = watt (1 W = 1 J ÷ 1 s)Ölçü birimi yok (saf kural)Örnek adımlarında sayısal olarak geçmiyor
Enerji tüketimi = güç · zamanÖlçü birimi yok (saf kural)Evet — Örnek 2: İşin İşaretini Belirleme
Kuvvet hareketle aynı yöndeyse iş pozitiftirÖlçü birimi yok (saf kural)Evet — Örnek 1: İş Hesaplama
Kuvvet hareketle ters yöndeyse iş negatiftirÖlçü birimi yok (saf kural)Evet — Örnek 1: İş Hesaplama
Enerjinin korunumu yasası = enerji türü değişir, toplam enerji korunurÖlçü birimi yok (saf kural)Evet — Örnek 2: İşin İşaretini Belirleme

Sık Yapılan Hatalar

Aşağıdaki hatalar bu konuda en sık görülenlerdir. Her biri için önce hatanın kendisi, sonra neden yanlış olduğu ve doğrusu anlatılmıştır.

Özet

Kısaca: Kuvvet bir cismi yer değiştirtiyorsa iş yapar ve iş kuvvet ile yer değiştirmenin çarpımıdır. Bağıntı W = F · s şeklindedir ve işin birimi jouledir. Kuvvet hareket yönüyle aynı yöndeyse iş pozitif, ters yöndeyse negatiftir; yer değiştirme olmadığında iş sıfırdır. Aynı işi kısa sürede yapan makinenin gücü daha büyüktür. Enerji türleri birbirine dönüşebilir ancak enerjinin korunumu yasasına göre toplam enerji korunur. Elektrik enerjisi hareket ve…

Derste gördüğümüz ana fikirler şunlar:

Kendini dene

Aşağıdaki sorular konunun farklı yönlerini yoklar. Önce kendin çöz, sonra cevap anahtarına bak; eğer bir soruyu yanlış yaptıysan yukarıdaki ilgili bölüme geri dön.

  1. 25 watt gücünde bir lamba 20 saniye çalıştığında kaç joule enerji harcar? (Şıklar: 45 · 100 · 750 · 500)
  2. Yatay bir zeminde duran bir kitaba aşağıdan yukarıya kuvvet uygulandığında yapılan iş nasıl yorumlanır? (Şıklar: Pozitif iş yapılmıştır · Negatif iş yapılmıştır · Yer değiştirme olmadığı için iş sıfırdır · İş sonucu belirlenemez)
  3. Bir cismi 5 metre yatay düzlemde kaydırmak için 12 newtonluk kuvvet uygulanıyor. Yapılan iş kaç jouledir? (Şıklar: 17 · 60 · 72 · 120)

Cevap anahtarı: 1) 500 — Enerji tüketimi güç ile sürenin çarpımıdır. 25 · 20 = 500 J olur, sonuç 500'dür.

2) Yer değiştirme olmadığı için iş sıfırdır — Kitap yatay zeminde duruyorsa yer değiştirme olmadığı için iş sıfırdır. Kuvvet uygulanmış olsa bile yer değiştirme gerçekleşmediği için iş oluşmaz.

3) 60 — İş, kuvvet ile yer değiştirmenin çarpımıdır. 12 · 5 = 60 J olur, sonuç 60'dır.

İlgili konular

Bu konuyu öğrenmek şu başlıkları da kolaylaştırır. Aynı üniteden ve sonraki üniteden ikişer konu seçtik:

Kaynak notu

Bu derste Kuvvet, İş ve Enerji İlişkisi konusu için kullanılan sayısal değerlerin tamamı adım adım gösterilerek hesaplandı; yaklaşık değer gereken yerde yaklaşık ifadesi açıkça yazıldı. Bu anlatım başka bir kitaptan cümle aktarmadan, konunun tanım ve kural düzeni yeniden yazılarak hazırlandı.

Ayrıca derste şu açık uçlu görevler yer alıyor; her biri puanlıdır ve kendi cevabını yazmanı ister:

İleri Örnek

Daha ileri bir uygulama:

Soru: Aynı kuvvetle bir cisim 3 metre, başka bir cisim 7 metre yol almıştır. Hangisi daha büyük iş yapar?

  1. Adım 1: İş, kuvvetle yolun çarpımı olduğu için kuvvetler eşit olmalıdır.
  2. Adım 2: İlk cismin yaptığı iş, kuvvetin 3 ile çarpımıdır.
  3. Adım 3: İkinci cismin yaptığı iş, aynı kuvvetin 7 ile çarpımıdır.
  4. Adım 4: Kuvvet pozitif olduğundan daha büyük sayıyla çarpılan cisim daha büyük iş yapar.

Sonuç/cevap: 7 metre yol alan cisim, çünkü aynı kuvvetle daha uzun yol alan cisim daha büyük iş yapar.

Kuvvet, İş ve Enerji İlişkisi — Sık Sorulan Sorular

Bu derste ne öğreneceğiz?

Bu derste Kuvvet, İş ve Enerji İlişkisi konusunu gözlemden çıkarıma doğru kuracağız. Önce ne olduğunu göreceğiz, sonra neden böyle olduğunu açıklayacağız.

İş Nedir?

Bir kuvvetin etkisiyle cisim yer değiştirtiyorsa bu kuvvet iş yapar. Yer değiştirme olmadan kuvvet uygulamak iş yapmaz. Örneğin duvara dayanan kişinin uyguladığı kuvvet, duvarı yer değiştirtmediği için iş yapmaz.

Kuvvet, İş ve Enerji İlişkisi nedir?

Bu derste Kuvvet, İş ve Enerji İlişkisi konusunu gözlemden çıkarıma doğru kuracağız. Önce ne olduğunu göreceğiz, sonra neden böyle olduğunu açıklayacağız. Dersten sonra şunları yapabiliyor olmanız gerekiyor:

Kuvvet, İş ve Enerji İlişkisi konusunda sık yapılan hatalar nelerdir?

Yer değiştirme olmadan iş yapıldığını düşmek: İşin oluşması için kuvvetin cismi yer değiştirmesi gerekir; duvara dayanan kuvvet iş yapmaz. İş bağıntısında kuvvetle yolu toplamak: İş kuvvet ile yolun çarpımıdır, yani bağıntı W = F · s biçimindedir.

Kuvvet, İş ve Enerji İlişkisi için hangi formüller ve kurallar kullanılır?

İş = kuvvet · yer değiştirme (W = F · s) · İşin birimi = joule (1 N · 1 m = 1 J) · Güç = iş ÷ zaman (P = W ÷ t) · Gücün birimi = watt (1 W = 1 J ÷ 1 s)

Kuvvet, İş ve Enerji İlişkisi Kazanımları

Örnek Sorular ve Çözümleri

Örnek Soru 1 kolay

Bir cismi 5 metre yatay düzlemde kaydırmak için 12 newtonluk kuvvet uygulanıyor. Yapılan iş kaç jouledir?

  1. A) 60
  2. B) 17
  3. C) 72
  4. D) 120
Cevabı göster

Doğru cevap: A) 60

İş, kuvvet ile yer değiştirmenin çarpımıdır. 12 · 5 = 60 J olur, sonuç 60'dır.

Örnek Soru 2 orta

Yatay bir zeminde duran bir kitaba aşağıdan yukarıya kuvvet uygulandığında yapılan iş nasıl yorumlanır?

  1. A) Pozitif iş yapılmıştır
  2. B) Yer değiştirme olmadığı için iş sıfırdır
  3. C) Negatif iş yapılmıştır
  4. D) İş sonucu belirlenemez
Cevabı göster

Doğru cevap: B) Yer değiştirme olmadığı için iş sıfırdır

Kitap yatay zeminde duruyorsa yer değiştirme olmadığı için iş sıfırdır. Kuvvet uygulanmış olsa bile yer değiştirme gerçekleşmediği için iş oluşmaz.

Örnek Soru 3 zor

25 watt gücünde bir lamba 20 saniye çalıştığında kaç joule enerji harcar?

  1. A) 500
  2. B) 45
  3. C) 100
  4. D) 750
Cevabı göster

Doğru cevap: A) 500

Enerji tüketimi güç ile sürenin çarpımıdır. 25 · 20 = 500 J olur, sonuç 500'dür.

Sıradaki adım

Konu anlatımları hesapsız okunur. Quiz, slayt ve deneme için hesap gerekir.

DersTeders ile devam et

Fen Bilimleri için çalışma yolu

  1. OkuKonu anlatımını bu sayfada bitir.
  2. Soru çözÖrnekleri çöz, cevabı açıklamayla karşılaştır.
  3. Quiz ile pekiştirHesapla kendini ölç.

Slaytla adım adım öğren · Tüm dersler · Ana sayfa

Hesap açTüm dersleri keşfet

Konu anlatımları hesapsız okunur; quiz, slayt ve deneme için hesap gerekir.

Bu sayfa Kuvvet, İş ve Enerji İlişkisi konusunun anlatımını, kazanımlarını ve örnek sorularını içerir. Konuyla ilgili tüm sorular için testi çöz, diğer konular için DersTeders ana sayfasına geçebilirsin.

Bu konunun öğretmen materyallerini (ders planı, çalışma kâğıdı, çözümlü soru bankası, rubrik) yazdırabilirsin: Yazıcı çıktısı modülünü aç