Enerji

1. ENERJİ
2. Fizikte iş yapmanın hedefi enerji aktarımıdır Kuvvet uygulayarak gerçekleştirilen enerji alış-verişine iş denir Sistemin iş yapabilme kabiliyeti enerji olarak tanımlanabilir
3. Enerji skaler bir büyüklüktür Yani enerjinin yönü, bileşeni ve uygulama noktası gibi vektörel özellikleri yoktur
4. Bir sisteme uygulanan kuvvet iş yapıyorsa yapılan iş enerjideki değişime eşittir
5. Wdış = DEsistem = E2 – E1 dir
6. Buna göre, sistemin enerjisinde bir değişme var ise iş yapılmıştır, değişme yok ise iş yapılmamış demektir Bir sisteme uygulanan kuvvetler bu sistemin enerjisini artırıyorsa, pozitif iş yapar Bu kuvvetler sistemin enerjisini azaltıyorsa, negatif iş yapar
7. Enerji çeşitleri oldukça fazladır Mekanik enerji, ısı enerjisi, Güneş enerjisi, nükleer enerji, rüzgar enerjisi, bazı enerji çeşitleridir İş birimleri ile enerji birimleri aynıdır
8. Kinetik Enerji
9. Hareket halindeki cisimlerin sahip olduğu enerjiye kinetik enerji denir
10. Kütlesi m, hızı v olan bir cismin kinetik enerjisi,
11. 
12. şeklinde tanımlanır Kinetik enerji kütle ile hızın karesinin çarpımı ile doğru orantılıdır Birimi Joule dir
13. Kinetik enerji-hız grafiği şekildeki gibidir Düz bir yolda cisme F kuvveti uygulandığında, yapılan iş cismin kinetik enerji değişimine eşit olur
14. 
15. Potansiyel Enerji
16. Potansiyel enerjiyi, yer çekim potansiyel enerjisi ve esneklik potansiyel enerjisi olmak üzere iki çeşidi incelenecektir
17. Yerçekim Potansiyel Enerjisi
18. Bu enerji yerçekimi kuvvetinden kaynaklanır m kütleli bir cismi yer seviyesinde h kadar yükseğe sabit hızla çıkarmak için yapılması gereken iş,
19. W = F h = mg h
20. dir
21. Yapılan işin enerji değişimine eşit olduğunu biliyoruz
22. 
23. Cisim sabit hızla çıkarıldığı için kinetik enerji değişmemiştir O halde yapılan iş, cismin potansiyel enerji değişimine eşittir Buna göre, yerden h kadar yükseklikte cismin yere göre potansiyel enerjisi,
24. Ep =mgh
25. bağıntısı ile bulunur Burada h yüksekliği, cismin potansiyel enerjisi nereye göre soruluyorsa, oraya olan yüksekliktir Küçük cisimlerin potansiyel enerjisi yazılırken ağırlık merkezinin yeri dikkate alınmaz Fakat büyük cisimlerde ağırlık merkezinin yeri değiştirildiğinde cismin potansiyel enerjisi değişir
26. 
    
    
    
    Türdeş ve m kütleli cismi I durumdan II duruma getirmek için iş yapılır Yapılan iş cismin potansiyel enerjisindeki değişime eşittir
27. Potansiyel enerji değişimi cismin kütle merkezinin değişiminden bulunur Cisim I konumdan II konuma getirildiğinde, kütle merkezi h/2 kadar yükselir Buna göre, potansiyel enerji değişimi ve yapılan iş
28. 
29. ·Net kuvvetin yaptığı iş cismin kinetik enerjisindeki değişme miktarına eşittir
30. ·yer çekimi kuvvetine karşı yapılan iş, cismin potansiyel enerji değişimine eşittir
31. Esneklik Potansiyel Enerji
32. Esnek cisimleri denge konumundan ayırmak için iş yapılır ve yapılan iş kadar enerji aktarılır Denge konumundaki bir yay x kadar sıkıştırılır ya da gerilirse, yayda enerji depolanır Daha önce öğrenildiği gibi, yay x kadar sıkıştırılır ya da gerilirse yayın geri çağırıcıkuvveti
33. F = – k x olur
34. k : Yay sabiti olup yayın cinsine ve uzunluğuna bağlıdır
35. x kadar sıkıştırılan ya da gerilen yayda depolanan esneklik potansiyel enerji,
36. 
37. 
38. bağıntısı ile bulunur Yaydaki uzama ya da sıkışma arttıkça depolanan enerjide artar
39. Sürtünmeden Dolayı Isıya Dönüşen Enerji
40. Sürtünmeli bir ortamda hareket eden cisimlere sürtünme kuvveti uygulandığını öğrenmiştik Tekrar hatırlayalım Sürtünme kuvveti yüzeyin cisme gösterdiği tepki kuvveti ile doğru orantılıdır Ayrıca yüzeyin cinsine yani sürtünme katsayısına bağlıdır Hareket halindeki bir cisme uygulanan sürtünme kuvveti fs = k N bağıntısından bulunur
41. 
42. Sürtünme kuvveti hareketi engelleyici özelliği olduğu için cisimlerin mekanik enerjilerini azaltıcı etki yapar Azalan mekanik enerji kadar enerji, ısı enerjisine dönüşür
43. Isı enerjisine dönüşen enerji iki yoldan bulunur
44. 1 İki nokta arasında hareket eden cismin, sürtünmeden dolayı ısıya dönüşen enerjisi, her iki noktadaki mekanik enerjiler arasındaki farktan bulunur Cismin ilk enerjisi E1, son enerjisi E2 ise, sürtünmeden dolayı ısıya dönüşen enerji,
45. Eısı = E1 – E2den bulunur
46. 
47. 2 İlk ve son durumdaki mekanik enerjiler bilinmiyor, fakat sürtünme kuvveti ile yer değiştirme biliniyorsa, ısıya dönüşen enerji sürtünme kuvvetinin yaptığı işe eşit olur
48. Sürtünme kuvvetinin yaptığı iş,
49. Eısı = W = fs Dx dir
50. Buna göre, sürtünmeden dolayı ısıya dönüşen enerji, sürtünme kuvveti ve yer değiştirme miktarı ile doğru orantılıdır
51. ENERJİNİN KORUNUMU
52. Bir sistemdeki enerji; kinetik ve potansiyel gibi çok farklı türler halinde bulunabilir Bu enerji türleri kendi aralarında dönüşüme uğrayabilir Örneğin elektrik enerjisi ütüde ısıya, ampülde ışığa, çamaşır makinesinde hareket enerjisine dönüşür
53. Enerji kaybolmadan bir türden başka bir tür enerjiye dönüşür Toplam enerji daima sabittir Toplam enerji sabit ise, bir tür enerji azalırken başka bir tür enerji aynı oranda artar
54. 1 Sürtünmelerin ihmal edildiği sistemlerde kinetik ve potansiyel enerjilerin toplamı sabittir Sürtünme olmadığı için ısıya dönüşen enerji olmaz Mekanik enerji toplam enerjiye eşittir
55. Etop = Ek + Ep = sabit
56. Kinetik enerjideki artış, potansiyel enerjideki azalışa ya da, kinetik enerjideki azalış, potansiyel enerjideki artışa eşittir
57. 2 Sürtünmenin olduğu sistemlerde mekanik enerji (Ek + Ep) sabit değildir Zamanla mekanik enerji azalır Azalma miktarı kadar enerji, sürtünmeden dolayı ısı enerjisine dönüşür Toplam enerji ise sabittir
58. Etop = Ek + Ep + Eısı = sabit

Enerji


Doğada canlı cansız iş yapabilme yeteneğine sahip tüm cisimlerin, bir enerjisi vardır Yüksek bir yerden yuvarlanan taş, hızla akan bir nehir, bir insan , hayvan iş yapabilme yeteneğine sahiptirler O zaman bir enerjileri var demektir Sonra cisimler ne kadar iş yapabiliyoriarsa , enerjileri de o kadardır Yani 25 kg' lık bir iş yapan bir cisim 25 kgm' lik bir enerjiye sahiptir Enerjiyi tam olarak kavrayabilmek için , mekanik enerjiyi iyi bilmek gerekir Mekanik enerji iki çeşittir Bunlardan birincisi Potansiyel Enerji ikincisi Kinetik Enerji' dir

Dağın tepesinden aşağıya yuvarlanan bir kaya parçasının potansiyel enerjisi vardır Bu taş yukarıdan aşağıya doğru yuvarlanınca bir iş yapar Bi akarsu , hızla akarken önüne ne çıkarsa silip süpürür Dolayısıyla bir iş yapar Demek ki enerjisi vardır Gerilen bir yayda enerji vardır Çünkü bırakıldığında bir iş yapar Bu verdiğimiz örneklerde iki ayrı durum ortaya çıkıyor

Birici durum ve ikinci durum Dağın tepesinde duran taş, bir yerde biriken su ve gerilmemiş bir yay birinci durumdadır Taşın yuvarlanması , suyun hızla akmaya bırakılması ve suyun gerilmesi ise ikinci durumdur İkinci durumda bu cisimler iş yapabilir duruma gelmişlerdir Yani bu cisimlere potansiyel enerji verilmiştir Potansiyel enerjinin hesaplanması çok kolaydır 5 kilogrammetrelik bir iş yapan cismin yitirdiği enerji de 5 kilogrammetre' dir

Bir cisme potansiyel enerji ka-zandırabilmenin fen belli başlı yolu onu yükseltmektir
Durmakta olan bir cisme bir kuvvet uygulayalım Ve bu cismi hareket ettirelim Ve hızımda arttıralım Bu arada biz belli bir miktar enerji harcamış oluruz Fakat cismin kazandığı potansiyel enerjide ve yüksekliğinde herhangi bir değişme görülmemiştir Sadece kinetik enerji kazandırılmıştır Bir başka tanımı da şöyle yapabiliriz
Hareket halindeki bir cisimi düşünelim Bu cisim, durabilmek için çevresindeki cisimler üzerinde bir iş uygularBuradan anlaşılıyor ki cisimler hareket halindeyken de bir enerjiye sahiptirler İşte bu enerjiye kinetik enerji denir Hareket halindeki bir cismin kinetik enerjisi , kütlesiyle hızının karesiyle orantılıdır Kinetik enerji hesabını formüle edecek olursak şu sonuca varırız

Kinetik Enerji = 1/2 x Kütle x Hız2 Kütlenin birimi kilogramkütle,
hızın birimi metre/saniye, enerjinin birimi de joule' dür
Şayet cisim düzgün değişen bir hareket yapıyorsa bunun hesabı ise değişmektedir Örneğin cismin önceki hızı ile ikinci hızı farklıdır Bunun için formülü değiştirmek gerekmektedir
Sonuçta şöyle bir formül çıkar ortaya
Kinetik Enerji = Kütle/2 x ( ikinci hız2-Birinci Hız2)

Enerji iş yapabilme yeteneğidir İş yapabilen bir cismin enerjisi var demektir
Enerji skaler bir büyüklük olup, iş birimleri aynı zamanda enerji için de geçerlidir
Enerjinin bir çok çeşidi vardır Ancak biz bu bölümde sadece kinetik, potansiyel ve mekanik enerjiyi anlatacağız

1 Kinetik Enerji : Bir cismin hareketinden dolayı sahip olduğu enerjidir


EK = 1/2mV2
EK = Kinetik enerji ( J )
m = Kütle ( kg )
V = Hız ( m / sn )



2 Potansiyel Enerji : Bir cismin veya sistemin durumundan dolayı sahip olduğu enerjidir Potansiyel enerjiye durum enerjisi de denilebilir


EP = G h
EP = m g h
EP = Potansiyel en ( J )
h = Yükseklik ( m )
G = Ağırlık ( N )
m = Kütle ( kg )
g = Yerçekimi ivmesi ( m / sn2 )



3 Mekanik Enerji : Bir cismin sahip olduğu potansiyel ve kinetik enerjilerinin toplamına denirMekanik enerjiye toplam enerji de denilebilir


EM = EP + EK
Enerjinin Korunumu : Enerji kendi kendine yoktan varolmaz, var olan enerji de yok olmaz Ancak birbirlerine dönüşürler
Örneğin, yüksek bir yerden aşağı doğru bırakılan taşın, aşağı doğru düştükçe potansiyel enerjisi azalırken, kinetik enerjisi çoğalır Yani potansiyel enerji, kinetik enerjiye dönüşür

ÖRNEK : Ağaçtaki dalından koparak yere düşmekte olan elmanın aşağıdaki niceliklerinden hangileri artar?
( Hava sürtünmesi ihmal edilecek )
I Hızı
II Ivmesi
III Kinetik enerjisi
IV Mekanik enerjisi

ÇÖZÜM :

R Dalından kopan elma yerçekimi kuvvetinin etkisiyle serbest düşme yapar, dolayısıyla ivmesi değişmez
R Serbest düşen elma giderek hızlanacağından hızı ve kinetik enerjisi artar ( Potansiyel enerji kinetik enerjiye dönüşür )
R Sürtünme ihmal edildiğinden dolayı potansiyel ve kinetik enerjinin toplamı olan mekanik enerji sabit kalır

Otomobil ve uçak gibi hareketli taşıtların motorları dışındaki makineler genellikle elektrikle çalıştırılır Elektrik enerjisinin çoğu, kömür ya da fueloil (yağyakıt) yakılan kazanlarda elde edilen buharın yardımıyla üretilir; ama günümüzde daha başka elektrik üretim teknikleri de geliştirilmiştir Güneş enerjisi ve II Dünya Savaşı'nın sonlarında atom bombasınırı yapılmasından sonra geliştirilen nükleer enerji bunlardan bazılarıdır

Nükleer enerji, elektrik üretimi gibi alanlarda insanlığın yararına kullanılabildiği gibi, nükleer bomba gibi insanlığı yok etmeye yönelik silahların yapımında da kullanılmaktadır Aslında teknoloji genelde böyledir İnsanlığa sayılamayacak kadar çok yararlar sağlarken, onu yok edecek araçların geliştirilmesine de olanak verir Çevre kirlenmesine neden olur, yağmur ormanlarını yok eder, sera etkisi yaratır Bunlann üçü de, uzun dönemdeki etkileriyle yeryüzündeki yaşamın varlığını tehdit etmektedir Yarattığı sorunları çok geç olmadan çözmek gene teknolojinin işidir