



• Cisme bir kuvvet uygulanmalıdır

Araba, uygulanan kuvvet doğrultusunda yol almadığı için fiziksel anlamda iş yapılmamış olur.Yapılan işin büyüklüğü,cisme uygulanan kuvvetin büyüklüğüne ve cismin yer değiştirme mesafesine bağlıdır. İş, uygulanan kuvvet ve alınan yol ile doğru orantılıdır.

Yukarıdaki resimde görülen öğrenci;ilk resimde yerden aldığı bir kitabı, ikinci resimde ise iki kitabı masanın üstüne oymaktadır. Kitaplar her iki resimde de aynı yüksekliğe konulmaktadır. İki kitap bir kitaptan iki kat daha ağırdır. İki kitabı kaldırmak için uygulanan kuvvet, bir kitabı kaldırmak için uygulanan kuvvetin iki katıdır. Bu sebeple yapılan iş de iki kat fazladır.


Tuğlaları üst üste koyarak duvar ören bir ustanın tuğlaları koyduğu yükseklik yani tuğlanın aldığı yol her seferinde arttığından ustanın yaptığı iş de giderek artar.

Demek ki “Cisme etki eden kuvvet ile cismin hareket doğrultusu birbirine dik olduğunda fiziksel anlamda iş yapılmış olmaz.”diyebiliriz.

Yüksekten bırakılan bir cismin yere düşmesiyle iş yapılmış olur mu? Kitaplıktan aşağı düşen bir kitabı düşünelim. Kitabı aşağı doğru hareket ettiren yer çekimi kuvvetidir. Hem yer çekimi kuvvetinin etkisiyle hem de bu etki ile aynı doğrultuda hareket ettiği için kitap, fiziksel anlamda iş yapar. Kuvvet birimini olan Newton’un “N” harfi ile yer değiştirme birimi olan metrenin de “m” harfi yle gösterildiğini biliyoruz. İş birimi ise kuvvet ve yer değiştirme birimlerinin çarpımı olan “Newton.metre” dir. N.m’ye özel olarak “Joule” denir. Kısaca “J” ile gösterilir.
1N’luk bir kuvvet, bir cisme etki ettiği doğrultuda 1 m yer değiştirtiyorsa 1 J kadar iş yapılmış olur. “Yapılan işin büyüklüğü, cisme uygulanan kuvvetin ve kuvvet doğrultusunda yapılan yer değiştirme miktarının büyüklüğüne bağlıdır.” diyebiliriz. Bir cisme 20 m yol aldırmak için 10 N’luk kuvvet uyguladığımızda yapılan iş 200 J olurken 20 N’luk kuvvet uyguladığımızda yapılan iş 400 J olur.
• İş ve enerji daima birbirine eşittir.
• İş ve enerji birimleri birbiri ile aynıdır.
• Bir cismin ya da sistemin iş yapabilmesi için enerji gereklidir.
• İş yapabilen her cismin ya da sistemin enerjisi vardır.
• İş yapan cisimler ya da sistemler enerji kazanır, işi yaparken de enerji harcar.
Doğada farklı enerji türleri vardır. Bunlar;
• Mekanik Enerji
• Nükleer Enerji
• Isı Enerjisi
• Ses Enerjisi
• Işık Enerjisi
• Rüzgar Enerjisi
• Elektrik Enerjisi
• Su Enerjisi
• Güneş Enerjisi
• Jeotermal Enerji
• Kimyasal Enerji
• Elektro magnetik Enerji
Mekanik enerji, kinetik enerji ve potansiyel enerji olarak iki çeşittir.
Hareket hâlindeki
bütün varlıkların enerjileri vardır. Şelaleden akan suyun, rüzgârın,
hareket eden atın, gemilerin, düşen yağmur damlalarının
enerjileri hareket enerjisidir. Bu enerji kinetik enerji
olarak adlandırılır. Bir cismin kinetik
enerjisinin büyüklüğü, cismin süratine ve kütlesine bağlıdır. Eşit kütleli iki
arabadan birinin 30 km/h, diğerinin 50 km/h süratle hareket ettiğini
düşünelim. Bu durumda daha süratli olan arabanın harcadığı enerji daha büyüktür. Bir cismin sürati ne
kadar yüksek olursa kinetik enerjisi de o kadar büyük olur. Kütlesi büyük olan
cisimlerin süratlerini arttırmak için gereken enerji miktarı daha fazladır. Bir cismin kütlesi ne
kadar büyükse kinetik enerjisi de o kadar büyük olur.

Cisimler konumlardan dolayı bir enerjiye sahiptir. Bu enerji potansiyel enerji olarak adlandırılır. Cisimlerin konumlarından (yerden yükseklik) dolayı sahip oldukları bu
enerjiye çekim potansiyel enerjisi adı verilir.
Yandaki
resimde gördüğünüz yukarıdaki akrobat, bulunduğu konumdan
dolayı sahip olduğu çekim potansiyel enerjisi ile diğer akrobatı
yukarı doğru fırlatabilir. Yukarı konuma yerleşen diğer akrobat da
bu sayede bir çeşit enerji depolamış olur. Duvardan atlayan akrobat,
diğer akrobatı yukarı fırlatarak iş yapmış olur.

Metrelerce
yüksekten atlayan paraşütçü yer çekiminin etkisiyle
aşağı doğru hareket eder. Hareketi süresince
yer çekimi kuvveti paraşütçüye aynı doğrultuda
yol aldırdığı için fiziksel anlamda iş yapılır.
Enerji, iş yapabilme yeteneği olduğundan bu
durumda başlangıçta bir enerjinin olması gerekir. Paraşütçünün
atlamadan önce sahip olduğu enerji
çekim potansiyel enerjisidir.Yerden belli bir
yüksekliği olan varlıkların hepsinin çekim potansiyel enerjisi vardır.
Direkteki bayrağın, gökyüzündeki uçağın, dağlardaki karın,
tavandaki avizenin, ağaç dalında duran elmanın vb.
Bir cismi yukarı
kaldırdığımızda, yer çekimini yenmek için cisme kuvvet uygulamış ve iş
yapmış oluruz. Yaptığımız iş, kaldırdığımız cisimde çekim
potansiyel enerjisi olarak depolanır. Bir cismin ağırlığı ve
yerden yüksekliği arttıkça çekim potansiyel enerjisi de artar.
Aşağıda görüldüğü gibi
sıkıştırdığımız yayın önüne bir cisim koyalım. Yay serbest
bırakıldığında yayda depolanan potansiyel enerji kinetik
enerjiye dönüşerek cismi ileri doğru iter. Cismin ileri doğru hareket etmesi,
yayın iş yaptığını gösterir. Buna göre sıkıştırılan yay serbest bırakıldığında iş yapma yeteneğine
sahiptir.
Yandaki
fotoğrafta görüldüğü gibi bazı kurmalı oyuncakların içinde yay
bulunur. Bu yay sıkıştırılıp, oyuncak zemin üzerine bırakıldığında da hareket
eder. Böylece yayda depolanan potansiyel

enerji
kinetik enerjiye dönüşmüş olur.Gerilmiş
yay serbest bırakıldığında oka bir
kuvvet uygular ve ok bu kuvvet doğrultusunda
hareket eder. Bu durum
gerilmiş
yayda da enerjinin depolandığını ve yayın
iş yapabildiğini gösterir.
Yayların
ve esnek cisimlerin enerji depolama
özelliğinden birçok alanda yararlanıldığını
fark ettiniz mi?
Esnek
cisimlerin sıkışması ve gerilmesi sonucunda
sahip olduğu enerjiye (depolanan
enerjiye) esneklik potansiyel enerjisi denir. Kurmalı
saatlerde ve müzik kutularında; sarmal
yaylarda depolanabilen esneklik
potansiyel enerjisinden faydalanılır.
Esneklik potansiyel
enerjisi, sıkıştırılan veya gerilen cismin cinsi ile sıkıştırılmanın veya
gerilmenin miktarına bağlıdır.
Yaptığımız etkinlikte görüldüğü gibi esneklik potansiyel enerjisi, lastiğin cinsine ve gerilme miktarına göre değişmiştir.
Bir cismi yerden daha yüksek bir noktaya kaldırdığımızda yer çekimine karşı bir iş yapar. Yapılan bu iş cisimde enerji olarak depolanır ve cismin iş yapabilecek duruma gelmesine neden olur. Potansiyel enerjinin simgesi Ep ve birimi jouledir. Yeryüzünden h yüksekliğine olan m kütlesine sahip olan bir cismin potansiyel enerjisini hesaplamak için; Ep=m.g.h
Bir cismi yerden daha yüksek bir noktaya kaldırdığımızda yer çekimine karşı bir iş yapar. Yapılan bu iş cisimde enerji olarak depolanır ve cismin iş yapabilecek duruma gelmesine neden olur. Potansiyel enerjinin simgesi Ep ve birimi jouledir. Yeryüzünden h yüksekliğine olan m kütlesine sahip olan bir cismin potansiyel enerjisini hesaplamak için; Ep=m.g.h

Arabanın yerden 2 cm yüksekte olduğunda ki potansiyel enerjisi yerden 4 cm yukarıda olduğu potansiyel enerjisinden daha küçüktür.
Bir eğik düzlemde hareket eden bir arabanın potansiyel ve kinetik enerjilerini şu şekilde gösterebiliriz.

Ep: potansiyel enerji
Ek: Kinetik enerji
Cisim hareket ederken ortamdaki sürtünme önemsiz ise ısı şeklinde enerji kaybı olmaz. Fakat kinetik enerji artarken potansiyel enerji azalır, potansiyel enerji artarken kinetik enerji artar. Bu iki enerjinin toplamı ise sürtünmesiz ortamda hiçbir zaman değişmez.
Bazı kurmalı oyuncakların içinde bir yay bulunur. Bu yay kurularak oyuncağın hareket etme yeteneği kazanması sağlanır. Yani yayda potansiyel enerji depolanır. Yay boşalırken oyuncak hareket eder. Böylece yaydaki potansiyel enerji kinetik enerjiye dönüşmüş olur. Esnek cisimlerin Sıkışma ve gerilmesi sonucunda sahip oldukları enerjiye esneklik potansiyel enerji denir.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder