İNDİR

KUVVET, İŞ VE ENERJİ İLİŞKİSİ

2.1 Kuvvet ve İş

İş terimi günlük hayatta çok sık kullanılır. Ancak bu kelimenin fiziksel anlamı ile günlük hayatta kullanılan anlamı birbirinden farklıdır. Günlük hayatta iş yaptığınızı düşündüğünüz birçok durumda aslında fiziksel olarak bir iş yapmış sayılmazsınız.

Fiziksel anlamında iş yapılmış olması için cisme bir kuvvet uygulanması ve cismin uygulanan kuvvetle aynı doğrultuda yer değiştirmesi gerekir. Örneğin büyükçe bir kayanın yerini değiştirebilmek için ne kadar uğraşsanız da kayanın yerini değiştiremediğiniz için fiziksel anlamda iş yapmış olmazsınız.

Alışveriş arabasını uyguladığı kuvvet doğrultusunda hareket ettiren bir kişi fiziksel anlamda iş yapmıştır.

Duvarı iten kişi kuvvet uygular ama duvarı hareket ettiremediği için fiziksel anlamda iş yapmış sayılmaz.

* Yapılan iş cisme uygulanan kuvvete ve cismin aldığı yola bağlıdır.

* Uygulanan kuvvet ve alınan yol ile iş arasında doğru orantı vardır.

* İşin birimi joule (J) şeklinde ifade edilir.

2.2 Enerji ve Enerji Çeşitleri

Enerji, iş yapabilme yeteneğidir. Bu nedenle enerji ve iş birimleri aynıdır.

Günlük hayatta enerji farklı çeşitlerde karşımıza çıkabilir.

Kinetik Enerji: Cismin hareketinden dolayı kazandığı enerjiye kinetik enerji denir. Bir cismin hareket edebilmesi için o cisme kuvvet uygulanması gerekir. Uygulanan kuvvet arttıkça hareket eden cismin sürati de artar. Süratteki artış kinetik enerjinin de artmasını sağlar.

Görseldeki toplam kütleleri aynı olan arabaların hareket hâlinde olduğundan her birinin kinetik enerjisi vardır. Ancak en önde giden arabanın sürati diğerinden fazla olduğu için kinetik enerjisi de fazladır.

Hareketli bir cismin kinetik enerjisini etkileyen unsurlardan biri de kütledir.

Süratleri aynı olmasına rağmen kütlesi fazla olan otobüsün kinetik enerjisi daha fazladır.

Potansiyel Enerji: Cisimlerin konumlarından dolayı sahip oldukları enerjidir. Cisimler serbest bırakıldığında cisimlerin sahip oldukları potansiyel enerji kinetik enerjiye dönüşür ve bu cisimler hareket eder.

Potansiyel enerji, çekim potansiyel enerjisi ve esneklik potansiyel enerjisi şeklinde sınıflandırılır.

Yer çekimi kuvvetinden dolayı belli yükseklikteki cismin sahip olduğu enerjiye cekim potansiyel enerjisi denir.

Baraj göllerinde biriken su yerden belli bir seviyeye kadar yükselir. Biriken su durgun olduğu hâlde yüksekliğinden dolayı potansiyel enerjiye sahiptir. Barajın yüksekliği arttıkça biriken suyun potansiyel enerjisi de artar.

Kütleleri m olan özdeş iki top, şekildeki gibi 3 h ve 4 h yükseklikten kum zemin üzerine bırakıldığında

4 h yükseklikten bırakılan topun kumda daha derin iz bıraktığı gözlemlenir. İzin daha derin olması daha fazla enerji gerektirdiğine göre yükseklik arttıkça çekim potansiyel enerjisi de artar.

Kütlesi m ve 2m olan aynı büyüklükteki iki küre 4h yükseklikten kum zemine bırakıldığında kütlesi 2m olan kürenin daha derin iz bıraktığı gözlemlenir. İzin daha derin olması daha fazla enerji gerektirdiğine göre kütle arttıkça çekim potansiyel enerjisi de artar.

Kuvvet uygulandığında şekil değiştirip kuvvetin etkisi ortadan kalkınca tekrar eski hâline dönen cisimlere esnek cisim denir. Yay, lastik ve şişirilmiş balon birer esnek cisimdir. Esnek cisimlerin enerji depolama özelliği vardır. Esnek cisimlerin sıkışık ya da gerginken sahip olduğu enerjiye esneklik potansiyel enerjisi denir. Esneklik potansiyel enerjisi sıkıştırılan ya da gerilen cisimlerde depolanmış olarak bulunur. Kurmalı saatlerde ve müzik kutularında esneklik potansiyel enerjisinden faydalanılır.

Ok atmaya yarayan yaylar da esnek maddelerden yapılır. Oku atmak için gerilen yayda esneklik potansiyel enerjisi depolanır. Yaylar; kanepe, yatak, oyuncak, tartı aleti ve spor aleti gibi pek çok eşya ve aletin yapımında kullanılır.

Kuvvet uygulandığında şekil değiştiren, kuvvetin etkisi ortadan kalkınca da tekrar eski hâline gelen her madde esneklik potansiyel enerjisi depolayabilir.