GÜÇ ENERJ kelimesi, günlük hayatta çok kullanılan ve çok geni kapsamlı bir kelimedir. Fiziksel anlamda iin tanımı tektir.. Yapılan i, kuvvet ile kuvvetin etkisinde yapmı olduu yerdeitirmenin çarpımına eittir. W sembolü ile gösterilirse, 5. Uygulanan kuvvet cisme yol aldıramıyorsa i yapılmaz. W = F.x olur. BRM TABLOSU Enerji Kuvvet Yol W = E F X N.m = Joule N m 6. Eer cismin yerdeitirmesi sıfır ise cismin yaptıı i sıfırdır.. Kuvvet ile kuvvet etkisinde alınan yol paralel deilse yapılan i sıfırdır. 7. W = F. x baıntısına göre, i yapılabilmesi için kuvvet cisme yol aldırmalı ve kuvvet ile yol paralel olmalıdır.. Eer F kuvveti yola paralel deilse ii yapan kuvvet F kuvvetinin yola paralel olan F x bileenidir W = F x. x ; F x = F. cos 3. Cisme etki eden net kuvvet sıfır ise i yapılmaz. W = F. c W = F. b W 3 = F 3. a GÜÇ Birim zamanda yapılan ie güç denir. W F. x Güç = P = = = F.Vort Zaman t t 4. Sabit hızla ilerleyen bir cisim i yapmaz. Çünkü üzerindeki net kuvvet sıfırdır. BRM TABLOSU Güç Zaman P W t Watt Joule sn kw = 000 watt tır
ENERJ Fizikte i yapmanın hedefi enerji deiimidir. Kuvvet uygulayarak gerçekletirilen enerji alı-veriine i denir. Sistemin i yapabilme kabiliyeti enerji olarak tanımlanabilir. Enerji skaler bir büyüklüktür. Yani enerjinin yönü, bileeni ve uygulama noktası gibi vektörel özellikleri yoktur. Bir sisteme uygulanan kuvvet i yapıyorsa yapılan i enerjideki deiime eittir. W dı = E sistem = E E dir. Buna göre, sistemin enerjisinde bir deime var ise i yapılmıtır, deime yok ise i yapılmamı demektir. Enerji çeitleri oldukça fazladır. Mekanik enerji, ısı enerjisi, güne enerjisi, nükleer enerji, rüzgar enerjisi, bazı enerji çeitleridir. Türde ve m kütleli cismi I. durumdan II. duruma getirmek için i yapılır. Yapılan i cismin potansiyel enerjisindeki deiime eittir. Potansiyel enerji deiimi cismin kütle merkezinin deiiminden bulunur. Cisim I. konumdan II. konuma getirildiinde, kütle merkezi h/ kadar yükselir. Buna göre, potansiyel enerji deiimi ve yapılan i h W = Ep = m.g.h m.g. = h m.g.. Bir cismi h kadar yukarı çıkarabilmek yerçekimine karı yapılan yoldan baımsızdır. birimleri ile enerji birimleri aynıdır. Potansiyel Enerji: Potansiyel enerjiyi, yer çekim potansiyel enerjisi ve esneklik potansiyel enerjisi olmak üzere iki çeidi incelenecektir. Ep = m.g.h Yerçekim Potansiyel Enerjisi: Bu enerji yerçekimi kuvvetinden kaynaklanır. m kütleli bir cismi yer seviyesinde h kadar yüksee sabit hızla çıkarmak için yapılması gereken i, 3. O noktası etrafında dönebilen h boyundaki bir çubuu konumundan konumuna getirmek için yapılan i; W = F.h = mg.h dir. Yapılan iin enerji deiimine eit olduunu biliyoruz. Buna göre, yerden h kadar yükseklikte cismin yere göre potansiyel enerjisi, Ep = m.g.h baıntısı ile bulunur. Burada h yükseklii, cismin potansiyel enerjisi nereye göre soruluyorsa, oraya olan kütle merkezinin yüksekliidir.. Küçük cisimlerin potansiyel enerjisi yazılırken aırlık merkezinin yeri dikkate alınmaz. Fakat büyük cisimlerde aırlık merkezinin yeri deitirildiinde cismin potansiyel enerjisi deiir. W = E E = mgh mgh = mgh Esneklik Potansiyel Enerji: Esnek cisimleri denge konumundan ayırmak için i yapılır ve yapılan i kadar enerji aktarılır. Denge konumundaki bir yay x kadar sıkıtırılır ya da gerilirse, yayda enerji depolanır. Daha önce örenildii gibi, yay x kadar sıkıtırılır ya da gerilirse yayın geri çaırıcı kuvveti F = k. x olur. k : Yay sabiti olup yayın cinsine ve uzunluuna balıdır. x kadar sıkıtırılan ya da gerilen yayda depolanan esneklik potansiyel enerji, E yay =. k. x baıntısı ile bulunur. Yaydaki uzama ya da sıkıma arttıkça depolanan enerjide artar.
Kinetik Enerji: Hareket halindeki cisimlerin sahip olduu enerjiye kinetik enerji denir. Kütlesi m, hızı v olan bir cismin kinetik enerjisi, E k =. m. V eklinde tanımlanır. Kinetik enerji kütle ile hızın karesinin çarpımı ile doru orantılıdır. Birimi Joule dür. Kinetik enerji-hız grafii ekildeki gibidir. Düz bir yolda cisme F kuvveti uygulandıında, yapılan i cismin kinetik enerji deiimine eit olur. Buna göre bir cismin dönme kinetik enerjisi; Ek =.mv =.m.w.r = m.r = I.w.(m.r Burada, m.r = I ifadesi cismin hızına balı olmayıp kütle ve dönme eksenine uzaklıa balıdır. Bu ifadeye eylemsizlik momenti denir. O halde dönme kinetik enerjisi; E k =.I. w ) Özel durum:. Dönmeden ilerleyen cismin kinetik enerjisi; E k =. mv. lerlemeden dönen cismin kinetik enerjisi; E k =.I. w E k = W ;.m.v = F. x 3. Dönerek ilerleyen cismin kinetik enerjisi; E k =. mv +.I.w Dönme kinetik enerjisi: Bir cisim sabit bir eksen etrafında w açısal hızıyla dönüyorsa bütün noktalar merkezleri dönme eksenleri olan ve düzlemleri bu eksene dik olan çemberler çizerler. Dönme hareketi yapan bir katı cismin bütün noktalarının açısal hızları, peryotları ve frekansları aynı olmasına ramen yarıçapları farklı olduundan dolayı çizgisel hızları farklıdır. Sürtünmeden Dolayı Isıya Dönüen Enerji Sürtünmeli bir ortamda hareket eden cisimlere sürtünme kuvveti uygulandıını örenmitik. Tekrar hatırlayalım. Sürtünme kuvveti yüzeyin cisme gösterdii tepki kuvveti ile doru orantılıdır. Ayrıca yüzeyin cinsine yani sürtünme katsayısına balıdır. Hareket halindeki bir cisme uygulanan sürtünme kuvveti f s = k. N baıntısından bulunur Sürtünme kuvveti hareketi engelleyici özellii olduu için cisimlerin mekanik enerjilerini azaltıcı etki yapar. Azalan mekanik enerji kadar enerji, ısı enerjisine dönüür. V = w.r ; v w = ise; r
Isı enerjisine dönüen enerji iki yoldan bulunur:. ki nokta arasında hareket eden cismin, sürtünmeden dolayı ısıya dönüen enerjisi, her iki noktadaki mekanik enerjiler arasındaki farktan bulunur. Cismin ilk enerjisi E, son enerjisi E ise, sürtünmeden dolayı ısıya dönüen enerji,. ekildeki cisim A noktasından serbest bırakılırsa B noktasına her üç durumda da çıkabilir çünkü yolun uzunluuna ve eimine, cismin kütlesine balı deildir. E ısı = E E den bulunur.. lk ve son durumdaki mekanik enerjiler bilinmiyor, fakat sürtünme kuvveti ile yer deitirme biliniyorsa, ısıya dönüen enerji sürtünme kuvvetinin yaptıı ie eit olur.. ekildeki A noktasınadan serbest bırakılan cisim yine aynı seviyedeki C noktasına ulaamaz. Çünkü B noktasından sonra eik atı hareketi yapmaktadır. Eik atıta hiçbir zaman kinetik enerjinin tamamı potansiyel enerjiye dönümez. Sürtünme kuvvetinin yaptıı i, E ısı = W = f s. x dir. Buna göre, sürtünmeden dolayı ısıya dönüen enerji, sürtünme kuvveti ve yer deitirme miktarı ile doru orantılıdır. ENERJNN KORUNUMU 3. Eer bir cisim yatay düzlemde sabit hızla gidiyorsa zemin kesinlikler sürtünmesizdir. Bir sistemdeki enerji; kinetik ve potansiyel gibi çok farklı türler halinde bulunabilir. Bu enerji türleri kendi aralarında dönüüme urayabilir. Örnein elektrik enerjisi ütüde ısıya, ampülde ııa, çamaır makinesinde hareket enerjisine dönüür. Enerji kaybolmadan bir türden baka bir tür enerjiye dönüür. Toplam enerji daima sabittir. Toplam enerji sabit ise, bir tür enerji azalırken baka bir tür enerji aynı oranda artar. 4. Cisim yatay düzlemde yavalıyorsa zemin kesinlikle sürtünmelidir.. Sürtünmelerin ihmal edildii sistemlerde kinetik ve potansiyel enerjilerin toplamı sabittir. Sürtünme olmadıı için ısıya dönüen enerji olmaz. Mekanik enerji, kinetik ve potansiyel enerjinin toplamına eittir. E top = E k + E p = sabit Kinetik enerjideki artı, potansiyel enerjideki azalıa ya da, kinetik enerjideki azalı, potansiyel enerjideki artıa eittir. 5. Cisim yatay düzlemde sabit bir kuvvetin etkisinde sabit hızlı hareket yapıyorsa zemin kesinlikle sürtünmelidir.. Sürtünmenin olduu sistemlerde mekanik enerji (Ek + Ep) sabit deildir. Zamanla mekanik enerji azalır. Azalma miktarı kadar enerji, sürtünmeden dolayı ısı enerjisine dönüür. Toplam enerji ise sabittir. E top = E k + E p + E ısı = sabit
6. Cisim yatay düzlemde sabit bir kuvvetin etkisinde hızlanıyorsa zemin sürtünmelide olabilir sürtünmesizde. 7. Cisim eik düzlemde hızlanıyorsa yüzey sürtünmelide olabilir sürtünmesizde. 8. Cisim eik düzlemde sabit hızlı hareket yapıyorsa kesinlikle sürtünmelidir. 9. Eer cisim eik düzlemden yukarı doru atılıyorsa yüzey sürtünmelide olsa sürtünmesizde cisim kesinlikle yavalar.