ATÖLYE ÇALIŞMASI II - Deneme Sınavı - 2

Bir maddenin üzerinden geçen elektrik akımına gösterdiği kolaylığa “elektriksel
iletkenlik” denir.

Katı maddelerin elektriksel iletkenlikleri incelendiğinde altın, gümüş, bakır, alüminyum
gibi metallerin elektrik akımını iyi ilettikleri; plastik, elmas gibi yalıtkanların ise
elektriği hemen hemen hiç iletmedikleri dikkat çeker.

İltkenlerin elektriksel iletkenliği 5x10⁷ (ohm.m)^-1 civarında ve yalıtkanların          1x10^-12(ohm.m)^-1 küçüktür.

Elektriksel iletkenlikleri iletkenler ve yalıtkanlar arasında olan katı maddelere ise yarıiletken adı verilir. Silisyum ve germanyum en iyi bilinen örnekleridir ve yarıiletkenler elektroniğin gelişimine hız kazandırmış malzemelerdir.

Serbest elektronların iletken içindeki hareketi elektrik akımı oluşturur. İletken bir
telin herhangi bir kesitinden birim zamanda geçen yük miktarına elektrik akımı
denir.

Elektron hareketini sürekli hale getirebilmek için elektrik enerjisi üreten kaynaklar kullanmak gerekir. Elektrik enerjisi üreterek sürekli elektrik akımının oluşmasını sağlayan kaynaklara “elektrik enerjisi kaynağı”, “elektrik akımı kaynağı”, “güç kaynağı” veya “üreteç” adı verilir.

Bir iletkenin elektrik akımına karşı gösterdiği zorluğa “direnç” denir ve direnç R harfi ile temsil edilir. Elektrik iletiminde ya da elektrik devrelerinde kullanılan her iletkenin bir direnci vardır.

Sabit sıcaklıkta akım yoğunluğu ile elektrik alan arasındaki bu ilişki “Ohm Yasası” olarak bilinir.

Dört-uç tekniği yüksek elektriksel iletkenliğe sahip malzemelerin deneysel olarak iletkenliklerini belirlemek için kullanılan bir tekniktir.

Metallerin elektriksel iletkenliği deneyinde kullanacağınız araç ve gereçler aşağıda
listelenmiştir:
DC güç kaynağı (14 V AC/12 VDC, 5 A), Gerilim yükseltici, Dijital multimetre, Alüminyum çubuk, Bakır çubuk, 50 cm uzunluğunda mavi bağlantı kablosu, 50 cm uzunluğunda kırmızı bağlantı kablosu

Mekanik enerji bir cismin hareketinden ve konumundan dolayı sahip olduğu enerjidir. Mekanik enerji kullanılabilir veya depolanabilir bir enerjidir. Depolanan enerji potansiyel enerji olarak adlandırılır ve cisimlerin bir referans düzleminden olan yükseklikleri ile orantılıdır. Yerçekim ivmesi arttıkça cismin potansiyel enerjisi artar. Ancak cisim hızlandıkça potansiyel enerji azalırken kinetik enerjisi artar. Doğru cevap B’dir.

Mekanik enerji bir cismin hareketinden ve konumundan dolayı sahip olduğu enerjidir. Mekanik enerji kullanılabilir veya depolanabilir bir enerjidir. Doğru cevap A’dır.

E_potansiyel=mxgxh

E_potasiyel=(65kg)x(9,8 m/s²)x(3.270m)

Epotansiyel=2,08.10⁶ J olarak bulunur. Doğru cevap A’dır.

Hem dönme hem de öteleme hareketini birlikte yaparak ilerleyen bir cismin kinetik enerjisi Ek,

E_k = E_dön + E_öt = 3580 J + 1830 J = 5410 J olarak bulunur. Doğru cevap D’dir.

Enerjinin J cinsinden hesaplanması için öncelikle verilen kütle biriminin kg, hız biriminin ise m/s cinsinden olması gerekir. Bu nedenle önce birimler dönüştürülmelidir.

147 g = 0.147 kg

360 km/sa = 360 x (1000 m/3600 s) = 100 m/s

E_öt = (½)xmxv² = (½)x(0,147 kg)x(100 m/s)² = 14.7 Jolarak bulunur. Doğru cevap C’dir.

Cismin herhangi bir andaki hızı v,

formülü ile hesaplanır. Buna göre;

V(10)= [(0,512 kg x 10 m/s²)/(0,512 kg + ((1 kg/m²)/ (3,0 x10^-3)²))]x10 s = 4,6x10^-4 m/s olarak bulunur. Doğru cevap B’dir.

Hava sürtünmesini ihmal edersek, cisim yere çarptığı anda potansiyel enerjisinin tamamı kinetik enerjiye dönüşmüş olur. Sürtünme olmadığı için ısıya dönüşen enerji olmaz. Kinetik ve potansiyel enerjinin toplamı sabittir ve bu enerji mekanik enerji olarak adlandırılır. Kinetik enerjideki artış miktarı potansiyel enerjideki azalma miktarına veya kinetik enerjideki azalma miktarı potansiyel enerjideki artma miktarına eşittir. Ancak kinetik enerji 0,41 J ölçülüyorsa tahta yüzey pürüzlü olduğu için 0,15 J ısı enerjisine dönüşmüştür. Doğru cevap C’dir.

Gök taşının atmosfere giriş anındaki potansiyel enerjisinin 9800 j olduğu ve bu anda 15500 J hareket enerjisi ile saniyede yaklaşık 60 km hızla atmosfere girdiği, ısı enerjisinin 3500 J olarak ölçülmüştür. Buna göre bir cismin toplam enerjisi;

E_T = E_P + E_K + E_I = 9800J + 1500 J + 3500 J = 28800 J olarak bulunur. Doğru cevap D’dir.

Enerjinin korunumu ilkesine göre enerji yoktan var edilemez, var olan enerji de yok edilemez, ancak bir türden diğer bir türe dönüşür ve toplam enerji miktarı korunur. Sürtünmeli ortamda mekanik enerji korunmaz ama toplam enerji korunur. Sistemde cismin sahip olduğu kinetik enerjinin bir kısmı cismin sürtündüğü yüzeyde ısı enerjisine dönüşür. Açığa çıkan ısı enerjisi cismin kaybettiği kinetik enerjiye eşittir. Doğru cevap E’dir.

Bir cismin kinetik enerjisi;

E_K = (½)xmxv² = (½)x(94 kg)x(12,2 m/s)² = 6995 J olarak bulunur. Doğru cevap C’dir.