Kuvvet İş ve Enerji İlişkisi

Fatih Akyüz Son güncelleme Eyl 1, 2022 812 0

Konu Anlatımı

İŞ NEDİR?

* Fiziksel anlamda iş yapılabilmesi için bir cisme kuvvet uygulanmalı ve cisim kuvvet ile aynı doğrultuda yol almalıdır.

* Fiziksel anlamda yapılan bir işin değeri, uygulanan kuvvetin şiddetine (F) ve cismin aldığı yolun büyüklüğüne(x) bağlıdır.

* İşin birimleri “Joule (j)” ve “ Newton x metre (N.m)” dir.

* İşin sembolü “W” ile gösterilir.

* Herhangi bir cismin yaptığı iş şekildeki bağıntı ile hesaplanır.

Herhangi bir sistemde iş yapılabilmesi için;
I. Cisme kuvvet uygulanmalıdır.
Dünya, Güneş etrafında hareket ederken kuvvet uygulanmadığı için iş yapmaz.
II. Kuvvet cisme yol aldırmalıdır.
Kuvvet uygulayarak bir cismi itsek, fakat hareket ettiremezsek iş yapmış olmayız.
III. Cismin hareket yönü ile uygulanan kuvvet aynı yönde olmalıdır.
Elimize aldığımız çantayı ileri götürürken iş yapmayız. Kuvvetin yönü yukarı, cismin hareket yönü ise ileridir.

Aşağıdaki durumlarda iş yapılmıştır.

– Sıramıza bir kuvvet uygulayıp onu sürüklesek iş yapılır. (Sürtünme kuvvetine karşı iş yapılır.)
– Çantayı elimizle yukarı kaldırırken iş yapılır.
– Dalda duran elma aşağı düşerken iş yapılır. (Yer çekimi iş yapar)
– Bisiklet ile yokuş yukarı çıkarken iş yapılır.
– Topa ayağı ile vuran çocuk iş yapar. (Top kuvvet ile hareket etmiştir.)
– Oku fırlatırken iş yapılır.
– Pazar arabasını çekerken iş yapılır.
– El arabası ile yük taşırken iş yapılır.
– Dağa tırmanırken iş yapılır.
– Okulda bir üst kata çıkarken iş yapılır.
– Dağa tırmanırken iş yapılır.
– Kitapları rafa yerleştirirken iş yapılır.
– Halteri yukarıya kaldırırken iş yapılır.
– Havaya zıplarken iş yapılır.
– İnşaat malzemesini yukarı taşıyan işçiler iş yapar.
– Yazı yazarken iş yapılır.
– Kapıyı açarken iş yapılır.
– Yağmur damlaları yere düşerken iş yapılır. (Yer çekimi iş yapar.)

Aşağıdaki durumlarda iş yapılmamıştır.

– Sabit süratle düz yolda giden araç iş yapmaz. (Dengelenmiş kuvvet vardır. Net kuvvet sıfır olduğu için iş yapmaz.)
– Halteri yukarıda tutan halterci iş yapmaz. (Cisim hareket etmediği için iş yapılmaz.)
– Kitap okuyan öğrenci fiziksel olarak iş yapmaz. (Kitap hareket etmediği için iş yapılmaz.)
– Dünya’mızın Güneş etrafındaki hareketi iş yapmaz. (Dünya üzerindeki net kuvvet sıfır olduğu için iş yapmaz.)
– Büyük bir yükü yerden kaldıramayan kişi iş yapmaz. (Cisim yol almamıştır.)
– Elindeki çantayı sallamadan düz yolda taşıyan kişi iş yapmaz.(Kuvvet yukarı hareket yönü ise yataydır.)
– Asansörün içerisinde yukarı çıkan kişi iş yapmaz. (Asansör iş yapar.)

ENERJİ NEDİR?

* Bir işin yapılabilmesi için enerjiye ihtiyaç vardır. Dolayısıyla iş yapabilme yeteneğine enerji denir.

* Enerjinin birimi de tıpkı işte olduğu gibi “Joule(J)”dür.

* Enerjinin sembolü “E” dir.

* Elektrik enerjisi, nükleer enerji, ısı enerjisi, ışık enerjisi, potansiyel enerji, kinetik enerji, rüzgar enerjisi, jeotermal enerji, kimyasal enerji, ses enerjisi, mekanik enerjinin türlerinden birkaçıdır.

Günlük Yaşamda Enerji Örnekleri:

– İnsanlar enerji ihtiyacını besinlerdeki kimyasal enerjiden karşılar.
– Cep telefonunun çalışması için gerekli elektrik enerjisi, pilde kimyasal enerji olarak depolanır.
– Bütün enerjilerin kaynağı Güneş’tir.
– Bitkiler Güneş’ten aldıkları ışık enerjisini besin üretmek için kullanırlar.
– Evimizi ısıtmak için ısı enerjisine ihtiyacımız var.

1.Kinetik Enerji:

* Hareket enerjisi olarak da bilinen kinetik enerji, cisimlerin süratlerinden dolayı sahip oldukları enerji türüdür.

* Koşan bir insanın, hareket eden bir vapurun, süratli bir otomobilin, uçan bir kuşun ya da dalından düşmekte olan bir elmanın kinetik enerjisi vardır.

* Bir cismin sahip olduğu kinetik enerji, o cismin kütlesine ve süratine bağlı olup doğru orantılıdır.

Potansiyel Enerji:

* Bazı cisimlerin konumlarından ya da esnekliklerinden dolayı sahip oldukları enerjiye potansiyel enerji denir.

* Potansiyel enerji, çekim potansiyel enerjisi ve esneklik potansiyel enerjisi olmak üzere iki grupta incelenir. Belirli bir yükseklikte olan cisimlerin çekim potansiyel enerjileri varken, esnek maddelerin esnekliklerinden dolayı sahip oldukları esneklik potansiyel enerjileri vardır.

* Bir cismi belirli bir yüksekliğe çıkardığımızda, yer çekimi kuvvetine karşı iş yapmış oluruz. Bu durumda cisim, çekim potansiyel enerjisi kazanmış olur. Çekim potansiyel enerjisi, cismin ağırlığına ve bulunduğu yüksekliğe bağlı olup doğru orantılıdır.

Ağırlıkları aynı fakat yükseklikleri farklı iki futbol topunun kum zeminde oluşturacakları çukur incelendiğinde, diğerine göre daha yüksekten bırakılan topun daha derin çukur açtığı görülmektedir.

* Esnek cisimlerin de bir potansiyel enerjisi vardır. Esnek cisimlerin gerilmesi ya da sıkıştırılması sonucu sahip olduğu enerjiye esneklik potansiyel enerjisi denir.

Bir yayı sıkıştırdığımızda elimize bir kuvvet uyguladığını hissederiz. Aynı şekilde yayı serbest bıraktığımızda da elimizi iten bir kuvvet hissederiz. Bu durum, sıkıştırılmış bir yayın esneklik potansiyel enerjisine sahip olduğunu gösterir.

* Bir yayı daha çok sıkıştırdığımızda yayın sahip olduğu esneklik potansiyel enerjisi artar. Bunun yanında yayın cinsi, kalınlığı, boyu ve gerilme miktarı esneklik çekim potansiyel enerjisini etkiler.