Kuvvet ve Hareket: İş ve Enerji (Kinetik ve Potansiyel) - Enerji Donuşumleri

Kuvvet ve Hareket,
İş ve Enerji,Kinetik ve Potansiyel,
Enerji Donuşumleri,
Kuvvet ve Hareket Konu Anlatımı

7 Sınıf Fen Bilgisi Kuvvet ve Hareket: İş ve Enerji (Kinetik ve Potansiyel) Enerji Donuşumleri

iş kelimesi hakkında siz ne duşunuyorsunuz? Hangi durumlarda iş yapılmış olur?
Buzdolabına kuvvet uygulayarak onun yerini değiştirdiğimizde bir iş yapmış oluruz Ancak aynı dolaba kuvvet uyguladığımız halde onun yerini değiştiremiyorsak yorulduğumuz halde bir iş yapmış sayılmayız Buna gore yandaki resimlerden hangisinde bir iş yapıldığını soyleyebiliriz?

İş yapmış olabilmemiz icin uyguladığımız kuvvetin yonu ile cismin aynı yonde yer değiştirmiş olması lazımdır Buna gore kapı hareket ederken iş yapmış oluruz 2 durumda kapı kuvvet sonucu yer değiştirme olmayınca iş yapmış olmayız


imageskuvvetvehareketisveenerjikinetikvepotansiyelenerjidonusumleri5afc8cd966460

Yapılan işin buyukluğu, cisme uygulanan kuvvetin buyukluğune ve cismin yer değiştirme mesafesine bağlıdır
inşaat ustası, aşağıda gorulen birinci resimde yerden aldığı bir tuğlayı; ikinci resimde ise iki tuğlayı duvarın ustune koymaktadır Tuğlalar her iki resimde de aynı yuksekliğe konulmaktadır iki tuğla, bir tuğladan iki kat daha ağırdır Dolayısıyla iki tuğlayı kaldırmak icin uygulanan kuvvet, bir tuğlaya kaldırmak icin uygulanan kuvvetin iki katıdır Bu sebeple yapılan iş de iki kat fazladır Kuvvet biriminin Newton (Nivton), yol biriminin de metre olduğunu ve Newton ’un kısaca “N ile metrenin de “m “ ile gosterildiğini biliyoruz işin birimi ise Nm dir Nm ye ozel olarak joule (jul) denir Bir N ’luk bir kuvvet, bir cismi, 1 m ’lik bir yolda ve kuvvet
yonunde hareket ettirirse 1 J ’luk iş yapmış olur 2 N ’luk bir kuvvet, bir cismi, 3 metre hareket ettirirse 6 J iş yapmış olur

imageskuvvetvehareketisveenerjikinetikvepotansiyelenerjidonusumleri5afc8cdbd651c

Kuvvet, yer değiştirme ve iş arasındaki ilişkiyi anlayabildik mi?
Kitapları alıp rafa yerleştiren erkek oğrencinin fen anlamında bir iş yapmış olduğunu soyleyebiliriz Oysaki kız oğrenci kitapları omzuna koyarak başka bir noktaya taşıdığında yer cekimi kuvvetine karşı bir iş yapmış olmaz Cunku taşıma sırasında kitaplara uygulanan kuvvetin yonu duşey, gercekleşen hareketin yonu ise
yataydır
imageskuvvetvehareketisveenerjikinetikvepotansiyelenerjidonusumleri5afc8cdce5528

Demek ki iş yapılabilmesi icin cisme uygulanan kuvvetin hareketle aynı doğrultuda olması gerekir
Sonuc olarak şunu soyleyebiliriz ki cisme, hareket doğrultusuna, dik olarak etki eden kuvvet, bilimsel anlamda bir iş yapmış olmaz Buna gore yuksekten bırakılan bir cismin yere duşmesiyle iş yapılmış olur mu? Cevabımız “Evet ise bu işin hangi kuvvet tarafından yapıldığını soyleyelim? Yandaki fotoğraşarda da gorulduğu gibi
yerden aldığımız bir kitabı, kitaplığımızın ikinci rafına mı yoksa daha yuksekteki dorduncu rafına mı yerleştirdiğimizde daha cok iş yapmış oluruz?

Onemli Not:

*İş kuvvet ile cismin yer değiştirme doğrultusunun aynı olması durumunda kuvvet ile cismin yer değiştirme mesafesi carpımına eşittir

*Cisim Uygulanan kuvvet ile aynı yonde yer değiştirmiyorsa yer değiştirme 0 alınır dolayısı ile iş yapılmamış olup iş 0 dır

* işin birimi ise Nm dir Nm ye ozel olarak joule (jul) denir

*Enerji iş yapabilme yeteneğidir E ile gosterilir Enerji birimi işin birimi ile aynıdır , yani joule dir

*İş net kuvvet ve alınan yol ile doğru orantılıdır

*Bir kitap raftan aşağı doğru duşerken iş yapmış olur Kitabı hareket ettiren kuvvet olan yercekimi ile aynı yonlu hareket eder

*Yağmur damlalarına etki eden yercekimi de ş yapmış olur

*Halterini kaldıran haltercide iş yapış olur

Enerji Nedir?

Gunluk konuşmalarımızda “enerji kavramını sıkca kullanırız “Enerjimiz yetersiz “Enerji fiyatları gittikce artıyor “Enerji tasarrufu yapmalıyız vb sozlerin hic de yabancısı değiliz Enerji denilince aklımıza ilk gelen “elektrik, ışık, benzin, doğal gaz, komur, ateş, Guneş, pil belki de baraj ve ruzgardır Enerji, evrenin sahip olduğu en buyuk zenginliktir Bir iş yapabilmek icin enerjiye ihtiyac duyarız Şehirlerimiz enerji sayesinde aydınlanır, trenler, arabalar, ucaklar ve roketler enerji sayesinde hareket eder Evlerimizi ısıtmak, yemek pişirmek, radyoda muzik dinlemek, televizyonda goruntu oluşturmak icin de enerji gereklidir Bunların yanı sıra tarlaları suren traktorler ve fabrikalardaki makineler de enerji sayesinde iş gorur

Guneş ’ten gelen enerji gun boyunca etrafımızı aydınlatır ve ısıtırken bitkilerin buyumesini sağlar Hayvanlar, ihtiyac duydukları enerjiyi yedikleri besinlerde depolanmış olan enerjiden sağlar Kısacası enerji olmadan hayat da olmaz Butun bu acıklamalardan sonra “enerji deyince ne anlıyorsunuz? Bilim insanları enerjiyi “iş yapabilme yeteneği olarak tanımlarlar Enerji bir madde değil, bir cisme ait ozelliktir Orneğin, benzinin sahip olduğu enerji doğrudan kullanılmaz Ancak motorda yandığında
enerjiye donuşur Peki, hangi enerji turlerini biliyoruz?

Kinetik Enerji

Bir varlığın kinetik enerjiye sahip olduğunu anlamak cok kolaydır Eğer bir varlık, hareket ediyorsa kinetik enerjiye sahip demektir Orneğin, hareket halinde olan bir kamyon, koşan bir kopek, hareketli donme dolap, akan bir nehir ve ruzgar kinetik enerjiye sahiptir
Peki, “Bir varlığın suratinin artması, o varlığın kinetik enerjisini de artırır diyebilir miyiz? Bir varlığın surati artıkca kinetik enerjisinin de arttığını biliyoruz Peki, yandaki fotoğrafta gorulen kamyon ve otomobil aynı suratle hareket ettiklerine gore kinetik enerjileri aynı mıdır?

Onemli Not:

*Bir cismin surati arttıkca kinetik enerjisi de artar

*Kinetik enerji cismin kutlesine ve suratine bağlıdır

imageskuvvetvehareketisveenerjikinetikvepotansiyelenerjidonusumleri5afc8cde0d237

Aynı suratle hareket eden varlıklardan kutlesi buyuk olanın kinetik enerjisi, kutlesi kucuk olandan fazladır Yandaki resimde gorulen ve aynı suratle hareket eden kamyonun kutlesi otomobilden daha buyuktur Oyleyse bu kamyonun kinetik enerjisi de aynı suratle hareket eden otomobile gore daha fazladır diyebilir miyiz?

Enerji, sadece hareketli varlıklarda mı soz konusudur? Bazı maddeler hareketli olmadıkları halde iş yapabilme yeteneğine sahiptir Acaba bu maddeler iş yaparken hangi tur enerjiyi kullanır? Cisimlerin, konumlarından dolayı sahip oldukları bir ceşit enerji vardır Bu enerjiye potansiyel enerji adı verilir
Aşağıdaki resmi dikkatle inceleyelim iki işci, bir piyanoyu makara yardımıyla ucuncu kata cıkarıyorlar işciler, yedikleri gıdalardan sağladıkları enerji sayesinde bu piyanoyu kaldırabilirler Yukarı kaldırıldığında piyanoda bir ceşit enerji depolanmış olur Depolanan bu enerji cekim potansiyel enerjisi olarak adlandırılır işcilerden biri makaranın ipini elinden bırakırsa diğer işcinin uyguladığı cekme kuvveti piyanoyu yukarıda tutmak icin yeterli olmayabilir Bu durumda piyano duşerek cekim potansiyel enerjisini kaybeder Duşen piyano işciyi yukarı cekerek bir iş yapmış olur Acaba, cekim potansiyel enerjisini etkileyen değişkenler nelerdir?

imageskuvvetvehareketisveenerjikinetikvepotansiyelenerjidonusumleri5afc8cdf26d53

Cisimlerin potansiyel enerjileri sadece onları yukseğe cıkardığımızda mı artar? Kurmalı bir oyuncağın da potansiyel enerjiye sahip olabileceğini biliyor muydunuz?

Bir cismi yukarı kaldırdığımızda cisme etkiyen yer cekimi kuvvetini (ağırlığı) yenmek icin cisme kuvvet uygulamış ve bir iş yapmış oluruz Yaptığımız bu iş kaldırdığımız cisimde cekim potansiyel enerjisi olarak depolanır Bir cismin ağırlığı ve yerden yuksekliği arttıkca cekim potansiyel enerjisi de artar Bu yuzden basketbol topunu daha yuksekten bıraktığımızda kum uzerinde daha derin bir iz bırakır Kinetik ve potansiyel enerjinin birbirine donuşebildiğini biliyor musunuz? Bir ipin ucuna cisim bağlayarak oluşturduğumuz basit bir sarkacta bu durumu rahatlıkla gozlemleyebiliriz

Onemli Not:


*Potansiyel enerji hem ağırlık hem de yukseklikle doğru orantılıdır Potansiyel enerji ağırlık X yuksekliktir

imageskuvvetvehareketisveenerjikinetikvepotansiyelenerjidonusumleri5afc8ce031443

Yukarıdaki fotoğrafta da gorulduğu gibi bazı kurmalı oyuncakların icinde bir yay bulunur Bu yay kurularak oyuncağın hareket etme yeteneği kazanması sağlanır
Yani yayda potansiyel enerji depolanır Yay boşalırken oyuncak hareket eder Boylece yaydaki potansiyel enerji kinetik enerjiye donuşmuş olur Yayların (ya da
daha genel olarak esnek cisimlerin) enerji depolama ozelliğinden bircok alanda yararlanıldığını fark ettiniz mi?
imageskuvvetvehareketisveenerjikinetikvepotansiyelenerjidonusumleri5afc8ce154149

Esneklik potansiyel enerjisi, lastiğin cinsine ve gerilme miktarına gore değişmektedir Bu durum sadece lastik icin değil butun esnek maddeler icin de gecerlidir

Onemli Not:

*Esneklik potansiyel enerjisi sıkıştırma veya gerilme miktarına ve maddenin esneklik ozelliğine bağlıdır

*Her yayın esneklik potansiyel enerjisi farklıdır Bu enerji yayın esnekliği , sertliği , yapıldığı maddenin cinsine ve yayın helozon sayısına bağlıdır

*Esnekliğini kaybeden bir yay eski haline donemez

Yuksek atlama yapan bir sporcuyu duşunelim Bu sporcu sırık ile koşarken kinetik enerji soz konusudur Yuksek atlama sırasında sırık esner ve sporcunun kinetik enerjisi sırıkta, esneklik potansiyel enerjisine donuşur Sırık ile yukselen sporcu potansiyel enerji kazanır Mindere duşerken ise bu sporcunun potansiyel enerjisi azalırken kinetik enerjisi artar Kinetik enerji ile mindere carpan sporcu minderin şeklini değiştirir hatta minderin bir miktar ısınmasını da sağlar ilk aşamadan son aşamaya varıncaya kadar sporcunun sahip olduğu enerji turu değişmiş fakat toplam enerji miktarı aynı kalmıştır Buna enerjinin korunumu denir Enerjinin korunumuna gore enerji bir turden başka bir ture donuşebilir ancak hicbir zaman artmaz veya azalmaz

imageskuvvetvehareketisveenerjikinetikvepotansiyelenerjidonusumleri5afc8ce2b844d

Enerji Donuşumleri

işlerimizi yaparken kullandığımız bircok enerji turu vardır Bunlar kimyasal enerji, kinetik enerji, potansiyel enerji, ısı enerjisi ve elektrik enerjisi şeklinde sıralanabilir Kinetik ve potansiyel enerji, mekanik enerji olarak da adlandırılır Yukarıda sıralanan enerji turleri ceşitli araclar yardımıyla birbirine donuşturulebilir Enerjinin yok olmadan başka enerjilere donuşmesi insan hayatında cok farklı amaclara hizmet eder Bu donuşumler olmasaydı insanoğlu şu anda yapabildiği bircok şeyi yapamazdı Orneğin, aydınlatma amacıyla kullandığımız ampul, aslında elektrik enerjisini ışık enerjisine donuşturmektedir Peki, ışık elde etmek icin anahtarın duğmesine bastığımızda ampul sadece ışık mı uretmektedir? Elektrik enerjisi, farklı aracgereclerin yardımıyla diğer enerji turlerine donuşturulebilir Orneğin, serinlemek amacıyla kullandığımız vantilatorde hareket, radyoda ise ses enerjisine donuşturulmektedir Aku ve pillerde depolanan kimyasal enerji, kullanım aşamasında elektrik enerjisine donuşur Komurde depolanan kimyasal enerji de yanma sırasında ısı enerjisine donuşmektedir

Not:

*Enerji vardan yok , yoktan var edilemez Ancak farklı enerjilere donuşerek korunur

Alıntı