Kuvvet, İş ve Enerji İlişkisi

Kazanımlar

7.2.3. Kuvvet, İş ve Enerji İlişkisi
Önerilen Süre: 8 ders saati
Konu/Kavramlar: Fiziksel iş, kinetik enerji, potansiyel enerji, çekim potansiyel enerjisi, esneklik
potansiyel enerjisi
7.2.3.1. Fiziksel anlamda yapılan işin, uygulanan kuvvet ve alınan yolla doğru orantılı oldu-
ğunu kavrar ve birimini belirtir.
7.2.3.2. Enerjiyi iş kavramı ile ilişkilendirir, kinetik ve potansiyel enerji olarak sınıflandırır.
Potansiyel enerji, çekim potansiyel enerjisi ve esneklik potansiyel enerjisi şeklinde
sınıflandırılır fakat matematiksel bağıntılara girilmez.

Kuvvet İş ve Enerji Arasındaki İlişki

İş Nedir?

Bir cisim, uygulanan kuvvet doğrultusunda hareket ediyorsa fiziksel anlamda iş yapılıyordur.

İş Yapılabilmesi İçin:
1.Cisme kuvvet uygulanmalıdır. Dünya güneş etrafında hareket ederken kuvvet uygulanmadığı için iş yapmaz.
2.Kuvvet cisme yol aldırmalıdır. Kuvvet uygulayarak bir cismi itsek, fakat hareket ettiremesek iş yapmış olmayız.
3.Cismin hareket yönü ile uygulanan kuvvet aynı yönde olmalıdır. Elimize aldığımız çantayı ileri götürürken iş yapmayız. Kuvvetin yönü yukarı, cismin hareket yönü ise ileridir.

İş Olan Durumlar

• Sıramıza bir kuvvet uygulayıp onu sürüklersek iş yapılır. (Sürtünme kuvvetine karşı iş yapılır.)
• Çantayı elimizle yukarı kaldırırken iş yapılır.
• Dalda duran elma aşağı düşerken iş yapılır. (Yerçekimi iş yapar)
• Bisiklet ile yokuş yukarı çıkarken iş yapılır.
• Topa ayağı ile vuran çocuk iş yapar. (Top kuvvet ile hareket etmiştir.)

İş Olmayan Durumlar

• Sabit süratle düz yolda giden araç iş yapmaz. (Dengelenmiş kuvvet vardır. Net kuvvet sıfır olduğu için iş yapmaz.)
• Halteri yukarıda tutan halterci iş yapmaz. (Cisim hareket etmediği için iş yapılmaz.)
• Kitap okuyan öğrenci fiziksel olarak iş yapmaz. (Kitap hareket etmediği için iş yapılmaz.)
• Dünya’mızın Güneş etrafındaki hareketi iş yapmaz. (Dünya üzerindeki net kuvvet sıfır olduğu için iş yapmaz.)
• Aşır bir yükü yerden kaldıramayan kişi iş yapmaz. (Cisim yol almamıştır.)
• Elindeki çantayı sallamadan düz yolda taşıyan kişi iş yapmaz.(Kuvvet yukarı hareket yönü ise yataydır.)

İşin Formülü

İş = Kuvvet x Yol      bağlantısı ile hesaplanır.

Bir cisim 1N’lik kuvvetle 1metre yol aldığında 1 Joule’lük iş yapmış olur.

Enerji nedir?

İş yapabilme yeteneğine  denir. Birimi Joule(J) dir. Ne kadar iş yaparsak o kadar enerji harcarız. Ne kadar enerjiyi harcarsak o kadar iş yaparız. İş ve enerji birbirine eşittir.

Elektrik enerjisi, nükleer enerji, ısı enerjisi, ışık enerjisi, potansiyel enerji, kinetik enerji, rüzgar enerjisi, jeotermal enerji, kimyasal enerji, ses enerjisi, mekanik enerjinin türlerinden birkaçıdır.

Kinetik Enerjisi: (Hareket Enerjisi)

Hareketli cisimlerin sahip olduğu enerjidir. Kinetik enerji kütle ve süratle doğru orantılıdır. Aynı süratte otomobil ve kamyondan, kamyonun kinetik enerjisi daha fazladır. Bir aracın sürati arttıkça kinetik enerjisi de artar.

Potansiyel Enerjisi:

Bazı cisimler, konumlarından dolayı iş yapabilme yeteneğine sahiptir. Cisimlerin konumlarından dolayı sahip oldukları enerjiye potansiyel enerji denir. İki çeşittir.

1.Çekim potansiyel enerjisi:
Belirli yükseklikte bulunan cisimler, yer çekimi kuvvetinin etkisi ile çekim potansiyel enerjisine sahip olur. Cismin ağırlığı ve yerden yüksekliğine bağlıdır. Yerden yüksekliği ve ağırlığı arttıkça çekim potansiyel enerjileri de artar.

2.Esneklik potansiyel enerjisi:
Esnek cisimlerin, sıkışma ve gerilmesi sonucunda sahip oldukları enerjiye esneklik potansiyel enerjisi adı verilir. Esnek cisimlerin içlerinde depoladığı enerjidir. Sıkışmış yayda, gerilmiş okta esneklik potansiyel enerjisi vardır.