Kuvvet, İş ve Enerji İlişkisi
Fiziksel işin koşullarını belirle; iş ile enerjiyi ilişkilendir ve kinetik, çekim potansiyel ve esneklik potansiyel enerjilerini karşılaştır.
Günlük dilde yorulduğumuz her duruma “iş yaptım” diyebiliriz. Fizikte ise bir kuvvetin iş yapması için cismi kuvvet doğrultusunda yer değiştirmesi gerekir.
Bu konuda öğreneceklerin
- Günlük hayattaki iş ile fiziksel işi ayırt edersin.
- İşi uygulanan kuvvet ve kuvvet doğrultusundaki yer değiştirmeyle ilişkilendirirsin.
- İş ve enerjinin biriminin joule olduğunu bilirsin.
- Kinetik enerjiyi kütle ve süratle ilişkilendirirsin.
- Çekim ve esneklik potansiyel enerjilerini karşılaştırırsın.
01 — Fiziksel anlamda iş
| Durum | Fiziksel iş |
|---|---|
| Kutuyu yukarı kaldırmak | Vardır; kuvvet ve yer değiştirme yukarı yönlüdür. |
| Duvarı itip hareket ettirememek | Yoktur; yer değiştirme gerçekleşmez. |
| Kitabı elde sabit tutmak | Yoktur; yer değiştirme gerçekleşmez. |
| Çantayı sabit yükseklikte yatay taşımak | Çantayı yukarıda tutan kuvvet açısından yoktur; kuvvet ile yer değiştirme diktir. |
Aynı yöndeki kuvvet arttıkça veya kuvvet doğrultusundaki yer değiştirme büyüdükçe yapılan iş artar. İşin birimi joule, sembolü J'dir. Kuvvet newton, yol metre ile ifade edilir.
02 — İş ve enerji ilişkisi
Enerji, iş yapabilme yeteneğidir ve iş gibi joule ile ölçülür. Bir cisim iş yaptığında enerji aktarımı veya enerji dönüşümü gerçekleşir.
03 — Kinetik enerji
Hareket eden cisimlerin sahip olduğu enerjiye kinetik enerji denir. Cismin kütlesi ve sürati arttıkça kinetik enerjisi artar. Sürat değişimi kinetik enerjiyi güçlü biçimde etkiler.
| Değişiklik | Kinetik enerji |
|---|---|
| Aynı süratte kütle artar | Artar |
| Aynı kütlede sürat artar | Artar |
| Cisim durur | Sıfır olur |
04 — Potansiyel enerji
Cisimlerin konumları veya biçimleri nedeniyle depoladıkları enerji potansiyel enerjidir. Yüksekteki cisim çekim potansiyel enerjisine, sıkıştırılmış ya da gerilmiş esnek cisim esneklik potansiyel enerjisine sahiptir.
| Enerji türü | Artmasını sağlayan durum |
|---|---|
| Çekim potansiyel enerjisi | Cismin ağırlığının veya yerden yüksekliğinin artması |
| Esneklik potansiyel enerjisi | Esnek cismin daha fazla sıkıştırılması ya da gerilmesi |
Mini kontrol
Bir öğrenci duvarı kuvvetle itiyor ancak duvar hareket etmiyor. Fiziksel anlamda iş yapılmamasının nedeni nedir?
İş ve enerjinin ortak birimi hangisidir?
Aynı kütleli iki bisikletten daha süratli olanın hangi enerjisi daha fazladır?
Aynı rafta duran eşit büyüklükteki dolu ve boş kutulardan hangisinin çekim potansiyel enerjisi daha fazladır?
Aşağıdakilerden hangisi esneklik potansiyel enerjisine sahiptir?
Bir kutu aynı yönde uygulanan kuvvetle daha uzun mesafe taşınırsa yapılan iş nasıl değişir?
- 1Fiziksel iş için kuvvet ve kuvvet doğrultusunda yer değiştirme gerekir.
- 2İş ile enerji joule, kuvvet newton ile ifade edilir.
- 3Kinetik enerji kütle ve sürat arttıkça artar.
- 4Çekim potansiyel enerjisi ağırlık ve yüksekliğe bağlıdır.
- 5Sıkıştırılan veya gerilen esnek cisimler esneklik potansiyel enerjisi depolar.