İGE- Enerji

Başlığa sürekli İş, Güç, Enerji yazmayayım diye bundan sonra İGE kısaltmasını kullanacağım:)

Bir önceki yazımda İş konusunu önemli noktalarıyla özet olarak anlatmıştım. Şimdi de Enerji konusunu özetleyeyim, hadi bakalım:)

ENERJİ:

En kısa anlatımıyla enerji iş yapabilme yeteneğidir. Enerjinin birimi de Joule’dür.

İş ile bağlantısını hemen görün lütfen. Birazdan iş-enerji teoreminden bahsederken tekrar yazacağım. Neden mi çünkü “hocam bi enerji yazıyorsunuz bi iş biz şimdi ne yapacağız?” sorularının anlatımı bu aslında. Konuya fizik dersi diye yaklaşmaz bağ kurmaya çalışırsanız işte o zaman bu iş yürüyor ve zevkli hâle geliyor. Off demeyin tamam:)

Enerji, Kinetik Enerji, Potansiyel Enerji ve ikisinin toplamı olan Mekanik Enerji olarak üç kısımda incelenir.

Kinetik Enerji: Cisimlerin hareketlerinden kaynaklanan enerjiye verilen addır. Nerede bir cismin hızından bahsediliyorsa orada cismin kinetik enerjisi vardır.

Kinetik enerji E_k ile gösterilebildiği gibi KE diye de gösterilebilir. Hangisi olduğu fark etmez aslında. Sonuçta “Enerji kinetik” kısaltması E_k , “kinetik enerji” kısaltması da KE dir. Formülü ise

şeklindedir. Birimi Joule’dür.

Şimdi İş- Enerji teoreminden bahsedebiliriz:

Bu teorem bize der ki:

F büyüklüğündeki bir kuvvet uygulanan m kütleli cisim V₁ hızıyla A noktasından x kadar uzağa gittiğinde son hızı V₂ ise enerjisindeki değişim yani cismin yaptığı iş şu şekilde hesaplanabilir:

Görselde cismin sadece hızından kaynaklanan bir enerjisi olduğundan iş-enerji bağıntısında da sadece kinetik enerjisini ele aldık.

POTANSİYEL ENERJİ: Cisimlerin bulundukları konumdan, yüksekliklerinden, kaynaklanan enerjiye verilen addır.

Potansiyel enerjiyi, Durum potansiyel enerjisi ve esneklik potansiyel enerjisi olmak üzere iki şekilde inceleyeceğiz.

a)Durum Potansiyel Enerjisi:

Cisimlerin bulundukları konumda, yere göre yüksekliklerinden kaynaklanan potansiyel enerjilerine verilen addır. Yere göre yüksekliği derken cisimlerin ağırlık merkezinin yerden yüksekliği göz önüne alınarak çözüm yapılmalıdır.

Durum potansiyel enerjisini hesaplarken E_p=m.g.h formülünü kullanırız. Bulacağımız sonucun birimi de Joule olur.

!Durum potansiyel enerjisi aynı zamanda m kütleli cismin yer çekimine karşı yaptığı iştir. Görsele ve formüle dikkatlice bakıldığında bu rahatça görülür.

b) Esneklik Potansiyel Enerjisi:

Esneklik potansiyel enerjisi, esnek (elastik) bir nesnenin şeklini değiştirebilen kuvvetin uygulanması sırasında açığa çıkan ya da depolanan enerjidir. Esnek nesnenin şekil değiştirmesi gerilme, sıkışma ve burulma şekillerinde olabilir.

!Enerjinin depolanması ya da açığa çıkması için nesneye uygulanacak kuvvetin, nesnenin elastikiyetini bozmayacak büyüklükte olması gerekir. Kuvvet ortadan kalktığında nesne ilk şekline geri dönebilmelidir.

Görselde serbest bırakılmış yayın denge durumunda olduğu ve sırasıyla F, 2F, 3F kuvvetleri ile x, 2x, 3x kadar uzatılmış ideal, türdeş yaylar görünmektedir. Tabii ki burada yayların bırakıldığında tekrar eski hâline dönebilecekleri kadar kuvvet uygulanabileceğini hatırlatayım.

Düzenli kuvvet artışına orantılı olarak uzayan bu ideal yay için çizilen F-x grafiğini incelersek F/x oranının hep sabit olduğunu görürüz. İşte bu sabit “k” yay sabitidir. Aynı zamanda grafik eğrisinin altında kalan alanı bulmak istersek

şeklinde, üçgenin alanından bulabiliriz.

İspat ettik ki F-x grafiğinde, eğrinin altında kalan alan bize işin büyüklüğünü (W) yani enerjideki değişim miktarı olan delta E’yi verdi ki birimi de N.m yani Joule’dür. Burada Hooke Kanunu’ndan da bahsetmek gerekir:

Hooke Kanunu: Elastik yaylarda F/x oranının k yay sabitine eşit olduğunu gördük. O hâlde Hooke Kanunu bize der ki:

“Pozitif olan k yay sabitine sahip bir yayı x kadar uzatan ya da sıkıştıran ve büyüklüğü F olan kuvvet,