Potansiyel Enerjinin Kinetik Enerjie Dönüşümü Hakkında Bilgi
 

Potansiyel enerjinin kinetik enerjie dönüşümü hakkında bilgi

potansiyel enerjinin kinetik enerjie dönüşümü

http://frmsinsi.net/images/forumsins...sinsi.net_.jpg

Enerji bir cismin veya sistemin iş yapabilme yeteneğidir. Kinetik enerji hareketli bir cismin sahip olduğu enerjidir. Potansiyel enerji ise, cismin bulunduğu konuma bağlı olan enerjidir. Kısaca kinetik enerji, hıza bağlı olan enerji, potansiyel enerji ise, yüksekliğe bağlı enerjidir diyebiliriz. (Potansiyel enerji sadece yükseklik enerjisi olarak algılanmamalıdır, yayın enerjisi de potansiyel enerjidir.)

Duran bir cismi iterek veya çekerek onu harekete geçirdiğimizde bir iş yapmış oluruz. Yaptığımız bu iş sayesinde cisim harekete geçer ve kinetik enerjiye kavuşur.

Şekildeki gibi duran m kütleli bir cismi F kuvvetiyle x kadar çektiğimizde cisim v hızına ulaşır. (Cisme sürtünme kuvveti etki ederse cismin sahip olacağı v hızı yukarıdaki hızdan daha düşük olacaktır.)

Cisme etkiyen kuvvetin yapmış olduğu iş W=F.x aynı zamanda cismin enerjisi olacaktır. O halde, W=E=F.x elde edilir. F=m.a olduğundan, E=m.a.x elde edilir. Düzgün doğrusal harekette ilk hızsız zamansız hız bağıntısı, v2=2.a.x ile verildiğine göre, bu bağıntıdan (a.x) ifadesi çekilip E’de yerinbe yazılırsa, E=½ m.v2 elde edilir. Bu bağıntuyta kinetik enerji bağıntısı adı verilir. Sadece belli bir hızla hareket eden cisimler için kullanılır.

Bir de bu olayı düşey düzlemde düşünelim. Yani bu sefer cismi h yüksekliğinden serbest bırakalım. Bu durumda cismi aşağıya çeken kuvvet cismin kendi ağırlığıdır. Yani, G=m.g. Yapılan iş, W=F.x ifadesinden, W=G.h kadar olur. G=m.g olduğundan, W=m.g.h ve iş ile cismin sahip olacağı enerji birbirine eşit olduğundan E=m.g.h olur. Bu bağıntıya da potansiyel enerji bağıntısı denir.

Belli bir yükseklikte hareketsiz bekleyen cismin yükseklikten dolayı potansiyel enerjisi vardır (Ep). Cismi bıraktığımızda aşağıya düşmeye başlar. Düşerken yüksekliği azalacağından potansiyel enerjisi azalır, ancak hızı artacağından kinetik enerjisi artar.

Hava sürtünmesinin ihmal edildiği ortamlarda, cismin ilk durumdaki potansiyel enerjisi ile yere çarptığı andaki kinetik enerjisi birbirine eşittir. Bunun dışında cismin yerden herhangi bir andaki yükseklikteki kinetik ve potansiyel enerjileri toplamı cismin ilk durumdaki potansiyel enerjisine eşittir. Buna enerjinin korunumu prensibi denir. Bu olayı örnekler üzerinde görelim.

Örnek: Ş

ekildeki m=1 kg kütleli cisim serbest bırakıldıktan sonra yerden 4 m yükseklilkteki hızını ve yere çarpma hızını bulunuz. (g=10 m/s2)

Cismin ilk enerjisi; Ep=m.g.h=1.10.6=60 J

Cismin hareketinin her notasındaki enerjisi bu olacaktır. O halde, yerden 4 m yükseklikte iken hem kinetik hem de potansiyel enerjilerinin toplamı 60 J olmalıdır: E=Ep+Ek; E=m.g.h+½ m.v2; 60=1.10.4+½.1.v2

2.(60-40)=v2 ; v=2√10 m/s olur.

Şimdi de yere çarpma hızını bulalım. İlk enerji=Son enerji kuralından hareketle; Ep=Ek olduğundan, m.g.h=½ m.v2 ; v2 =2.10.6 v=2√30 m/s olur.

Dikkat edilirse, son bağıntıdaki m kütleleri birbirini sadeleştirildi. Bu da şu anlama gelir: Aynı yükseklikten bırakılan tüm cisimler yere aynı hızla düşerler. Bu olayı ilk kez, Galile Piza Kulesinin tepesine çıkarak elindeki cisimleri bırakmak suretiyle yaptığı deneyle keşfetmiştir. Fizik bilmeyen insanlara çok mantıksız gelen bu olay aslında fizik biliminin mucizevi olaylarından birisidir.