İŞ VE ENERJİ

İŞVE ENERJİ
1- İş
2- Enerji

B- İŞ VE ENERJİ :

1- İŞ :
Bir cisme uygulanan kuvvetin cisme kendi doğrultusunda yol aldırmasına iş denir. Bir kuvvet cisme uygulandığında cismi kendi doğrultusunda hareket ettirebiliyorsa o kuvvet iş yapmış demektir.
Bir kuvvetin iş yapabilmesi için;
1- Cisme uygulanması gerekir.
2- Cisme yol aldırması gerekir.
3- Cisme aldırdığı yolun kendi (uygulanma) doğrultusuyla aynı yani paralel olması gerekir.
Bir cisme F kuvveti uygulandığında, cisim kuvvet doğrultusunda ve yönünde x kadar yol alıyorsa (yer değiştiriyorsa), yapılan iş, (net) kuvvet ile cismin aldığı yolun (yaptığı yer değiştirmenin) çarpımına eşit olur.
İş, W ile gösterilir ve skaler bir büyüklüktür.

W → İş
F → Hareket doğrultusundaki kuvvet veya kuvvetlerin bileşkesi (Net Kuvvet)
x → Kuvvet (net kuvvet) doğrultusunda cismin aldığı yol (yer değiştirme).

Örnek : Kitap okuyan, ağzında lokma çiğneyen, duvarı iten, ders çalışan, elindeki çantayı
sallamadan yürüyen, halteri havada tutan kişi enerji harcar fakat iş yapmaz.

a) İş Birimleri :
 

b) İş İle İlgili Kanunlar (Örnekler=İş Kanunları) :

1- Kuvvetin iş yapabilmesi için, kuvvetin doğrultusu ile cismin hareket doğrultusunun aynı yani paralel olması gerekir. Hareket doğrultusuna dik olan kuvvetler iş yapamaz.

2- Bir cisme yatayla belli bir açı yapan bir kuvvet etki ediyor ve cisim de yatay doğrultuda hareket ediyorsa, bu kuvvetin yatay bileşeni iş yapar, düşey (dikey) bileşeni iş yapmaz.


3- Bir cisme kuvvet uygulandığında cisim hareket edemiyora kuvvet iş yapamamıştır.

4- Bir cismi bulunduğu yerden belli bir h yüksekliğine çıkarmak için cisme yukarı yönde ve en az ağırlığı kadar kuvvet uygulanması gerekir. Cismi belli bir yüksekliğe çıkarmak için yerçekimi kuvvetine karşı iş yapılır.

5- Bir cisim belli bir h yüksekliğinden serbest bırakılırsa yerçekimi kuvveti yani cismin kendi ağırlığı iş yapar.


6- Bir cisme birden fazla kuvvet etki ediyorsa yapılan işi net (bileşke) kuvvet yapmış olur. Yani yapılan iş her bir kuvvetin yaptığı işin toplamına veya net kuvvetin yaptığı işe eşit olur.

a) Aynı Yönlü Kuvvetlerin Yaptığı İş (Kuvvetler Aynı Yönlü İse) :
Yapılan iş, her bir kuvvetin yaptığı işlerin toplamına veya net (bileşke) kuvvetin yaptığı işe eşittir.

b) Zıt Yönlü Kuvvetlerin Yaptığı İş (Kuvvetler Zıt Yönlü İse) :
Yapılan iş, her bir kuvvetin yaptığı işlerin toplamına veya net (bileşke) kuvvetin yaptığı işe eşittir. (Yapılan iş, her bir kuvvetin yaptığı işin farkına eşittir).

7- Hareket halindeki bir cisme sürtünme kuvveti etki ediyorsa, sürtünme kuvveti zıt yönde iş yapar. Yapılan işi yine net kuvvet yapmıştır.
 

8- Bir cismi farklı yollardan aynı yüksekliğe çıkarmakla yapılan iş değişmez. Yapılan iş yoldan bağımsızdır ve cismi yerçekimi kuvvetine karşı belli bir h yüksekliğine çıkarma işidir. (Cismin ağırlığı ve cismin çıkarıldığı h yüksekliği değişmediği için yapılan işte değişmez).


9- Düz yolda elindeki çantayı sallamadan yürüyen çocuk iş yapmaz. Çünkü çantayı tutmak için uyguladığı kuvvet yukarı yönde (düşey doğrultuda), çantanın hareket doğrultusu ise yatay yöndedir (Yatay doğrultudadır). Cisme uygulan kuvvet ile cismin hareket doğrultusu paralel olmadığı için iş yapılmamıştır.
Çocuk sadece çantayı yerden kaldırırken iş yapmıştır. Çantayı yerden kaldırırken uyguladığı kuvvet çantanın ağırlığına eşittir.

10- Bir halterci halteri kaldırırken en az halterin ağırlığı kadar yukarı yönde kuvvet uygular ve halteri belli bir h yüksekliğine kaldırınca da iş yapmış olur. Fakat halterci halteri tutarken veya halterle birlikte yürürken enerji harcar fakat iş yapmaz. Çünkü halteri tutarken yukarı yönde kuvvet uygular fakat halter hareket etmediği için iş yapmaz. Halterle birlikte yürürken ise halteri tutmak için uyguladığı yukarı yöndeki kuvvetin doğrultusu ile halterin yatay hareket doğrultusu birbirine paralel olmadığı için iş yapmaz.

11- Bir cisme etki eden sabit kuvvet ile cismin aldığı yol arasında çizilen grafikte çizilen doğrunun altında kalan alan yapılan işi verir.
F (N)


12- Bir cisme etki eden kuvvetin yaptığı iş, cismin aldığı yol ile doğru orantılıdır. İş ve cismin aldığı yol arasında çizilen grafikte doğrunun eğimi kuvveti verir.

13- Sarmal yaya uygulanan kuvvet etkisiyle yay X kadar sıkışıyorsa ya da X kadar çekiliyorsa kuvvet iş yapıyordur.








14- Günlük hayatta kullanılan iş yapmak ifadesi, enerji harcamak ve yorulmak ifadesi ile birlikte eş anlamlı gibi kullanılır. Fen anlamında iş yapılabilmesi için cisme kuvvet uygulanması ve cismin uygulanan kuvvet doğrultusunda hareket ettirilmesi gerekir.

a) İş Yapılmayan Durumlar :
• Ayakta duran kişi.
• Elindeki çantayı sallamadan tutan çocuk.
• Elindeki çantayı sallamadan yürüyen çocuk.
• Halteri tutan halterci.
• Duvarı iten kişi.
• Kamyonu iten ama hareket ettiremeyen kişi.
• Uyuyan kişi.
• Kitap okuyan kişi.
• Ders çalışan kişi.
• Konuşan kişi.
• Problem çözen öğrenci.
• İtilen kapının açılmaması.
• Kitabı alıp rafa koyan öğrenci.

b) İş Yapılan Durumlar :
• Merdivenlerden tuğla taşıyan işçi.
• Merdivenlerden elindeki çantasıyla çıkan kişi.
• Halteri kaldıran halterci.
• Taksiyi iten ve hareket ettirebilen kişi.
• Çantasını yerden kaldıran öğrenci.
• Küçük kağıt parçasını üfleyerek hareket ettiren kişi.
• Karda kızağın çekilmesi.
• Ağaçtan meyvelerin toplanması.
• Bisiklet sürülmesi.
• Çekilen kapının açılması.
• Kitapları elinde taşıyarak yürüyen öğrenci.
• Belirli yükseklikten bırakılan cismin yere düşmesi.

• Yazı yazan öğrenci.

SORU : 1- Öğretmen ders anlatırken iş yapar mı?
2- Beyin gücüyle çalışmak ta ağır iş sayılır mı?
3- Oyun oynamak ve spor yapmak iş sayılır mı?
4- Hangi durumlarda iş yapılmış olur?


4. Etkinlik : Hangi Durumda İş Yaparız? (Ders Kitabı – 73)
Amaç : Okul çantasını çeşitli şekillerde hareket ettiren öğrencinin hangi durumlarda
iş yapmış olduğunun kavratılmasının sağlanması.
Yapılacaklar : • Sınıftan bir öğrenci seçilir.
• Tahtanın önünde boş okul çantası sıranın arkasına kadar taşınır.
• Çanta kitaplar ile doldurularak yerden kaldırılır ve öğretmen masasının üzerine bırakılır.
• Kitap dolu çanta tahtanın önünden sıranın arkasına kadar taşınır.
• Sınıfın duvarı itilir.
• İş yapılabilmesi için, cismin kuvvetin uygulandığı doğrultuda hareket etmesi gerekir.
• Sonuca Varalım Kısmında;
– Çanta kaldırılırken iş yapılır.
– Çantanın taşınması, duvarın itilmesi durumlarında iş yapılmamıştır.
– Kitap okunduğunda iş yapılmamıştır.

8. Etkinlik : İş Var mı? (Çalışma Kitabı – 45)
Amaç : Verilen resimlerden hangilerinde iş yapıldığının bulunarak bilimsel
anlamdaki iş tanımıyla günlük hayatta kullanılan iş kelimesinin birbirinden ayırt edilmesinin sağlanması.
Yapılacaklar : • Verilen resimler incelenir.
– Durakta duran çocuk iş yapmaz.
– Kitap okuyan çocuk iş yapmaz.
– Çanta merdivenden çıkartılırken, yukarı yönde uygulanan kuvvet, çantayı kendi doğrultusunda hareket ettirdiği için iş yapılır.
– Sırtındaki çantayı dağın yukarısına taşıyan dağcı, yukarı yönde uygulanan kuvvetle, çantayı kuvvet doğrultusunda hareket ettirdiği için iş yapılır.

9. Etkinlik : Hangi Halterci İş Yapıyor? (Çalışma Kitabı – 46)
Amaç : Farklı pozisyonlardaki fotoğrafları verilen haltercilerden hangisinin fen
anlamında iş yaptığının kavratılması.
Yapılacaklar : • Verilen resimler incelenir.
– Birinci halterci iş yapar. Çünkü kuvvet ve halterin doğrultuları aynıdır.
– İkinci halterci iş yapmaz. Çünkü kuvvet uygulandığı halde halter hareket etmiyor.






2- ENERJİ :

Bir cismin ya da bir sistemin iş yapabilme yeteneğine enerji denir. Enerji E ile gösterilir ve skaler büyüklüktür. Enerji bir madde değildir. Bir cisme ait olan özelliktir.
• İş ve enerji daima birbirine eşittir.
• İş ve enerji birimleri birbiri ile aynıdır.
• Bir cismin ya da sistemin iş yapabilmesi için enerji gereklidir.
• İş yapabilen her cismin ya da sistemin enerjisi vardır.
• İş yapan cisimler ya da sistemler enerji kazanır, işi yaparken de enerji harcar.


İş = Enerji W = E İş Birimleri = Enerji Birimleri


Doğada farklı enerji türleri vardır. Bunlar;
• Mekanik Enerji
• Nükleer Enerji
• Isı Enerjisi
• Ses Enerjisi
• Işık Enerjisi
• Rüzgar Enerjisi
• Elektrik Enerjisi
• Su Enerjisi
• Güneş Enerjisi
• Jeotermal Enerji
• Kimyasal Enerji
• Elektro magnetik Enerji

Mekanik enerji, kinetik enerji ve potansiyel enerji olarak iki çeşittir.

ÖRNEKLER :

1- Halteri kaldıran sporcu, yürüyen kişi, hareket eden otomobil iş yapar, iş yaparken enerji harcar ve yaptığı iş sonucu tekrar enerji kazanır.
2- Ellerin birbirine sürtünmesi sonucu hareket enerjisi ısı enerjisine dönüşür.
3- Maddelerin kimyasal bağlarında depolanan enerji kimyasal enerjidir.
• Odun, kömür, fuel–oil gibi fosil yakıtlar yandığında kimyasal enerji ısı ve ışık enerjisine dönüşür.
• Besinlerdeki kimyasal enerji besinlerin solunumu sonucu açığa çıkar ve çeşitli enerjilere (ısı, hareket gibi) dönüşür.
4- Hareket halindeki elektrik yüklerinin sahip olduğu enerji elektro magnetik enerjidir. Bu enerji ısı ve ışık enerjisine dönüşür.
5- Atom çekirdeğinde depolanan enerji nükleer enerjidir. Çekirdek parçalandığında bu enerji ısı ve ışık enerjisine dönüşür.
6- Barajda toplanan suda, sıkıştırılmış yayda, gerilen ve sıkıştırılan ok, yay veya lastikte, depolanmış su buharında, belli bir yüksekliğe çıkarılan cisimde, aküde, petrolde, doğal gazda, besinlerde depolanan enerji potansiyel enerjidir.
7- Eğimli yolda arabanın itilerek yukarı çıkarılması için enerji harcanır ve iş yapılır. Araba yukarı çıkınca farklı türden enerji kazanır. Araba buradan tekrar serbest bırakılırsa sahip olduğu enerji ile iş yapar ve farklı türden enerji kazanır.




a) Kinetik Enerji (Hareket Enerjisi) :
Hareket halindeki bir cismin hızından yani hareketinden dolayı sahip olduğu enerjiye kinetik enerji denir. Kinetik enerji Ek veya K.E. ile gösterilir.
Bir cismin sahip olduğu kinetik enerji cismin kütlesine ve hızına (hızının karesine) bağlı olup bunlarla doğru orantılıdır. Yani cismin hızı ve kütlesi arttıkça kinetik enerji artar, cismin hızı ve kütlesi azaldıkça kinetik enerji azalır.
• Duran cismin hızı sıfır olduğu için kinetik enerjisi de sıfırdır.
• Hareket halindeki cisim hızlandıkça kinetik enerjisi artar.
• Hareket halindeki cisim yavaşladıkça kinetik enerjisi azalır.






1- İş – Kinetik Enerji Dönüşümü :
Yatay düzlem üzerinde durmakta olan bir cisme kuvvet uygulandığında cisim hızlanıyor ve belli bir yol alıyorsa, kuvvet iş yapmış, cisimde belli bir hıza sahip olduğu için kinetik enerji kazanmıştır.
Cismin kazandığı kinetik enerji, kuvvetin yaptığı işe eşittir.

2- Kinetik Enerji Değişimi :
Bir cismin sahip olduğu kinetik enerji, cismin kütlesine ve hızına (hızının karesine) bağlıdır ve bunlarla doğru orantılıdır. Hareket halindeki bir cismin hızı değişirse kinetik enerjisi de değişir.
Bir cismin kinetik enerjisindeki değişme bulunurken, cismin son kinetik enerjisinden ilk kinetik enerjisi çıkartılır. Kinetik enerji değişimi ∆Ek ile gösterilir.
••• Bir cismin hızını arttırmak ya da azaltmak için yani hızını değiştirmek için gerekli olan enerji kinetik enerji değişimine eşittir.
• Kinetik enerji değişimi sıfır ise cismin hızı değişmiyordur. Yani cisim, düzgün doğrusal hareket yapıyordur.
• Kinetik enerji değişimi sıfırdan büyük yani pozitif (+) ise (∆Ek > 0) cisim hızlanıyordur. Yani cisim, düzgün hızlanan doğrusal hareket yapıyordur.
• Kinetik enerji değişimi sıfırdan küçük yani negatif (–) ise (∆Ek < 0) cisim yavaşlıyordur. Yani cisim, düzgün yavaşlayan doğrusal hareket yapıyordur.

3- İş – Kinetik Enerji Değişimi (Dönüşümü) :
Hareket halindeki bir cismin kinetik enerjisinin değişmesi için hızının değişmesi, hızının değişmesi için de kuvvet uygulanması gerekir. Cismin hızı kuvvet sayesinde değişir ve cisim bu sırada belli bir yol alır. Cisme uygulanan kuvvetin yaptığı iş, cismin kinetik enerji değişimine eşittir.


SORU : 1- Etrafta kinetik enerjiye sahip hangi varlıklar bulunmaktadır?
2- Bir cismin kinetik enerjisi nelere bağlıdır?
3- Süratli giden bir otomobilin kinetik enerjisi, yavaş giden bir kamyona göre daha mı fazladır?
4- Aynı süratteki kamyon ve otomobilin kinetik enerjileri aynı mıdır?


10. Etkinlik : Hayatımızdaki Enerji (Çalışma Kitabı – 46)
Amaç : Verilen resimlerden faydalanarak enerji türleri ve kaynakları hakkında
çıkarımda bulunulmasının ve enerjinin hayatımız için ne kadar önemli olduğunun sezilmesinin sağlanması.
Yapılacaklar : • Verilen resimler incelenir.
• Enerji türleri belirtilir.
– Mekanik enerji, nükleer enerji, ısı enerjisi, ses enerjisi, ışık enerjisi, rüzgar enerjisi, elektrik enerjisi, su enerjisi, güneş enerjisi, jeotermal enerji, kimyasal enerji, elektro magnetik enerji.
• Enerji kaynakları belirtilir.
– Rüzgar, su, kömür, petrol, doğal gaz, atom, güneş, sıcak su kaynakları.
• Eskiden kullanılan enerji kaynakları belirtilir.
• Günümüzde kullanılan enerji kaynakları belirtilir.


5. Etkinlik : Sürat, Kütle ve Kinetik Enerji (Ders Kitabı – 76)
Amaç : Kinetik enerjinin sürat ve kütle ile olan ilişkisin keşfedilmesinin sağlanması.
Yapılacaklar : • Tahta ve iki kitap kullanılarak bir eğik düzlem oluşturulur.
• Oluşturulan eğik düzlemin önüne tahta takoz konur ve yeri işaretlenir.
• Oyuncak araba serbest bırakılır ve eğik düzlemin önündeki takoza çarpması gözlenir.
• Çarpmadan sonra takozun ne kadar sürüklendiği cetvelle ölçülerek tespit edilir.
• Aynı işlemler tahtanın altına dört kitap konarak tekrarlanır ve takozun ne kadar sürüklendiği cetvelle ölçülerek tespit edilir.
• Dört kitapla oluşturulan eğik düzlemdeki oyuncak arabanın üstüne taş konur ve takozun sürüklenme mesafesi ölçülür.
• Sonuca Varalım Kısmında;
– Eğimin artması arabanın süratini arttırır.
– Eğim artınca takozun sürüklenme miktarı artar.
– Sürat ile kinetik enerji doğru orantılıdır.
– Oyuncak arabaya yüklenen taş takozun sürüklenme mesafesini arttırır.
– Kütle ile kinetik enerji doğru orantılıdır.

2.Alternatif Etkinlik : Hangi Aracın Kinetik Enerjisi Büyük? (Öğretmen Kitabı – 76)
Amaç : Sürati büyük olan aracın kinetik enerjisinin her zaman büyük
olmayacağının kavratılmasının sağlanması.
Yapılacaklar : • Fotoğraf çiftleri karşılaştırılarak hangisinin diğerine göre daha büyük
kinetik enerjiye sahip olduğu tahmin edilir ve resmin altındaki kutucuğa (X) işareti konur.
• Oluşturulan eğik düzlemin önüne tahta takoz konur ve yeri işaretlenir.
• Oyuncak araba serbest bırakılır ve eğik düzlemin önündeki takoza çarpması gözlenir.
• Çarpmadan sonra takozun ne kadar sürüklendiği cetvelle ölçülerek tespit edilir.


b) Potansiyel Enerji (Durum Enerjisi) :
Bir cismin konumundan ya da durumundan dolayı sahip olduğu (depolanmış) enerjiye potansiyel enerji denir. Potansiyel enerji Ep veya P.E. ile gösterilir.
Potansiyel enerji, çekim potansiyel enerjisi ve esneklik potansiyel enerjisi olarak iki çeşittir.

c) Çekim Potansiyel Enerjisi :
Bir cismin konumundan yani bulunduğu yükseklikten dolayı sahip olduğu potansiyel enerjiye çekim potansiyel enerjisi denir.
Bir cismin sahip olduğu çekim potansiyel enerjisi kütlesine, yer çekim ivmesine (yani cismin ağırlığına) ve cismin bulunduğu yüksekliğe bağlı olup bunlarla doğru orantılıdır. Yani cismin kütlesi ve yerden yüksekliği arttıkça çekim potansiyel enerjisi artar, cismin kütlesi ve yerden yüksekliği azaldıkça çekim potansiyel enerjisi azalır.
Kütlesi m olan cisim yerden h yüksekliğine çıkarılırsa çekim potansiyel enerjisi kazanır.
Bir cismin yerden belli bir yüksekliğe çıkartılması için cisme en az ağırlığı kadar yukarı yönde kuvvet uygulanır ve iş yapılır. Yapılan iş sayesinde cisim çekim potansiyel enerjisi kazanır.



1- Çekim Potansiyel Enerjisi Değişimi :
Bir cismin sahip olduğu çekim potansiyel enerjisi, cismin kütlesine, yer çekim ivmesine ve cismin bulunduğu yüksekliğe bağlıdır ve bunlarla doğru orantılıdır. Cismin bulunduğu yükseklik değişirse çekim potansiyel enerjisi de değişir.
Bir cismin potansiyel enerjisindeki değişme bulunurken, büyük enerjiden küçük enerji çıkartılır. Potansiyel enerji değişimi ∆Ep ile gösterilir.


SORU : 1- Enerji sadece hareketli varlıklarda mı bulunur?
2- Çekim potansiyel enerjisi nelere bağlıdır?
3-

11. Etkinlik : Potansiyel Enerji ve Akrobatlar (Çalışma Kitabı – 47)
Amaç : Belli bir yükseklikte bulunan cisimlerin çekim potansiyel enerjisine sahip
olduğunu ve bu enerjinin iş yapabilmeyi sağladığının sezdirilmesi.
Yapılacaklar : • A cismi çekim potansiyel enerjisine sahiptir ve bu cisim tahterevallinin
üzerine düşerek B cisminin fırlamasına sebep olarak bir iş yapar.
• B cisminin yükselebilmesi için A cisminin potansiyel enerjisinin kinetik enerjiye dönüşmesi gerekir.
• B cisminin daha fazla yükselebilmesi için A cisminin potansiyel enerjisinin artması yani A cisminin daha yükseğe çıkartılması gerekir.

6. Etkinlik : Çekim Potansiyel Enerjisi Nelere Bağlıdır? (Ders Kitabı – 78)
Amaç : Çekim potansiyel enerjisi ile yükseklik ve ağırlık arasındaki ilişkinin fark
edilmesinin sağlanması.
Yapılacaklar : • 5–10 cm yüksekliğinde kum zemin oluşturulur.
• Basketbol topu önce 50 cm, sonra da 1,5 m yükseklikten kum zemine bırakılır ve oluşturduğu etki gözlenir.
• Kumun yüzeyi düzeltilerek 50 cm yükseklikten plastik top ve basketbol topunun oluşturduğu etki gözlenir.
• Sonuca Varalım Kısmında;
– Yükseklik arttığında kumda oluşan etki artar.
– Ağırlık arttığında kumda oluşan etki artar.
– Yükseklik ve ağırlıkla çekim potansiyel enerjisi doğru orantılıdır.

12. Etkinlik : Uçak İle Kamyonun Enerjilerini Karşılaştıralım (Çalışma Kitabı – 48)
Amaç : Kinetik enerji ve potansiyel enerji kavramları ile bunların birbirinden farkı
hakkındaki bilgilerin pekiştirilmesi.
Yapılacaklar : • Verilen resimlerdeki aynı süratteki uçak ve kamyonun enerjilerinin
karşılaştırılması yapılır.
• Kamyon ve uçağın süratleri aynı olduğu için kinetik enerjileri aynıdır. Uçağın hem kinetik hem de çekim potansiyel enerjisi vardır. Fakat kamyonun sadece kinetik enerjisi vardır. Bu nedenle uçağın toplam enerjisi, kamyonunkinden daha fazladır.

13. Etkinlik : Hangi Enerji? (Çalışma Kitabı – 48)
Amaç : Verilen resimlerdeki varlıkların hangi enerjiye sahip olduklarının bulunarak
kinetik ve potansiyel enerjinin ayırt edilebilmesinin sağlanması.
Yapılacaklar : • Verilen resimlerdeki durumlar için cisimlerin hangi enerjilere sahip
oldukları belirlenir.
• 1. soruda; 5, 6
• 2. soruda; 2, 4
• 3. soruda; 1, 3



d) Kinetik Enerji, Çekim Potansiyel Enerjisi Dönüşümü :
(Enerjinin Korunumu = Dönüşümü)
Enerji yoktan var edilemez, var olan enerji de yok edilemez. Enerji sadece bir türden diğerine dönüşür. Fakat bir cismin sahip olduğu toplam enerji hiçbir zaman değişmez. Buna enerjinin korunumu denir.
Enerjinin korunumuna göre;
• Bir cismin sahip olduğu kinetik ve potansiyel enerjilerin toplamı sabittir.
• Bir cismin kinetik enerjisi artarken potansiyel enerjisi azalır. Bir cismin kinetik enerjisi ne kadar artıyorsa, potansiyel enerjisi de o kadar azalır. (Bir cismin potansiyel enerjisi ne kadar azalıyorsa kinetik enerjisi de o kadar artar).
• Bir cismin kinetik enerjisi azalırken potansiyel enerjisi artar. Bir cismin kinetik enerjisi ne kadar azalıyorsa, potansiyel enerjisi de o kadar artar. (Bir cismin kinetik enerjisi ne kadar azalıyorsa potansiyel enerjisi de o kadar artar).
• Bir cismin potansiyel enerjisi en büyükken (max), kinetik enerjisi sıfırdır. Bir cismin potansiyel enerjisi, çıkabileceği en üst noktada iken en büyük (max) olur.
• Bir cismin kinetik enerjisi en büyükken (max), potansiyel enerjisi sıfırdır. Bir cismin kinetik enerjisi, yere düştüğü anda ya da yukarı fırlatıldığı anda en büyük (max) olur.


ET = Ek + Ep


Belli Bir Yükseklikten Serbest Bırakılan Cisim İçin Enerji Korunumu (Dönüşümü):

• Yerden belli bir yükseklikte iken serbest bırakılan cismin yerden yüksekliği azaldığı için potansiyel enerjisi azalır, hızı arttığı için kinetik enerjisi artar.

• Cismin toplam enerjisi hiçbir zaman değişmez. Toplam enerji Ek ve Ep toplamına eşit olur.

ET = Ek + Ep



SONUÇLAR :

1- Bir cisim, çıkabileceği en üst noktada iken potansiyel enerjisi max, kinetik enerjisi sıfır olur.
2- Bir cisim yere düştüğü anda kinetik enerjisi max, potansiyel enerjisi sıfır olur.
3- Bir cismin sahip olduğu toplam enerji sabittir. Bu nedenle çıkabileceği en üst noktadaki potansiyel enerji, yere düştüğü anda kinetik enerjiye eşittir.
4- Belli bir yükseklikten serbest bırakılan cisim, sürtünmesiz bir yörüngede hareket ediyorsa bırakıldığı yüksekliğe tekrar çıkabilir.
5- Belli bir yükseklikten serbest bırakılan cisim, sürtünmeli bir yörüngede hareket ediyorsa bırakıldığı yüksekliğe tekrar çıkamaz.
6- Belli bir yükseklikten serbest bırakılan cisim, sürtünmesiz bir yörüngede hareket ederken cismin aynı yüksekliklerdeki enerjileri birbirine eşit olur.
7- Beli bir yükseklikten serbest bırakılan cisim, sürtünmeli bir yörüngede hareket ediyorsa cismin kaybettiği potansiyel enerji sürtünme için harcanmıştır.


ÖRNEKLER :

1- Kömürdeki kimyasal (potansiyel) enerji ısı ve ışık enerjisine dönüşür.
2- Pil ve akümülatördeki kimyasal enerji elektrik enerjisine dönüşür.
3- Hücrelerdeki kimyasal enerji yaşamsal faaliyetlerde kullanılır.
4- Kas hücrelerindeki kimyasal (potansiyel) enerji yürürken hareket enerjisine dönüşür.
5- Ellerdeki sürtünme nedeniyle hareket enerjisi ısı enerjisine dönüşür.
6- Okun yayı gerilince potansiyel enerji birikir, yay serbest bırakılınca bu enerji kinetik enerjiye dönüşür.
7- Barajlarda biriktirilen suyun potansiyel enerjisi vardır. Su serbest bırakılınca bu enerji kinetik enerjiye dönüşür ve jeneratörlerin türbinlerini döndürür. Türbinler dönerken kinetik enerji elektrik enerjisine dönüşür. Elektrik enerjisi de ısı, ışık, ses ve hareket enerjisine dönüşür.

DENEYLER :

1- U şeklindeki yolda, üst kısımdan bırakılan aracın farklı noktalardaki enerjileri karşılaştırılır.
2- Bir ipin ucuna bağlanan cisim sallanırken, cismin bulunduğu farklı noktalardaki enerjileri karşılaştırılır.





14. Etkinlik : Çığdaki Enerji (Çalışma Kitabı – 49)
Amaç : Dağların zirvelerindeki kar ya da buzların konumlarından dolayı çekim
potansiyel enerjisine sahip olduklarının ve kar ya da buz kütlesinin bir etki sonucu kopmasıyla bu enerjinin kinetik enerjiye dönüşerek yıkımlara yol açtığının kavratılmasının sağlanması.
Yapılacaklar : • Verilen metin okutulur.
• 1. soruda; Kar ya da buz kütlelerinin çekim potansiyel enerjileri olduğu için.
• 2. soruda; Kar ya da buzun ağırlığını ve yüksekliğini hesaplayarak.
• 3. soruda; Deprem, sarsıntı, patlama, yüksek şiddetteki ses.
• 4. soruda; Ses, kar ya da buz kütlelerinin tutunduğu yerden kopmasına neden olabilir.





e) Esneklik Potansiyel Enerjisi :
Esnek cisimlerin sıkıştırılması veya gerilmesi sonucu sahip oldukları potansiyel enerjiye esneklik potansiyel enerjisi denir.
Esnek bir cismin sahip olduğu esneklik potansiyel enerjisi, esnek cismin (yayın) sahip olduğu esneklik katsayısına (yay sabitine) ve esnek cisimdeki sıkışma veya gerilme miktarına bağlı olup bunlarla doğru orantılıdır. Yani esneklik katsayısı (yay sabiti) ve sıkışma veya gerilme miktarı arttıkça esneklik potansiyel enerjisi artar, esneklik katsayısı (yay sabiti) ve sıkışma veya gerilme miktarı azaldıkça esneklik potansiyel enerjisi azalır.











k → Esnek cismin (yayın) yapıldığı maddeye bağlı olan esneklik katsayısı (yay
sabiti)
x → Esnek cisimdeki (yaydaki) gerilme veya sıkışma miktarı

• k yay sabiti ile yayın esnekliği ve hassaslığı doğru orantılıdır.
• Yaydaki uzama veya sıkışma miktarı, yaya uygulanan germe veya çekme kuvveti ile doğru orantılıdır.


f) Esneklik Potansiyel Enerjisi Değişimi :
Bir cismin sahip olduğu esneklik potansiyel enerjisi, esnek cismin (yayın) sahip olduğu esneklik katsayısına (yay sabitine) ve esnek cisimdeki sıkışma veya gerilme miktarına bağlı olup bunlarla doğru orantılıdır. Esnek cisimdeki sıkışma veya gerilme miktarı değişirse cismin sahip olduğu esneklik potansiyel enerjisi de değişir.
Bir cismin potansiyel enerjisindeki değişme bulunurken, büyük enerjiden küçük enerji çıkartılır. Potansiyel enerji değişimi ∆Ep ile gösterilir.

• Ep1 → İlk Potansiyel Enerji
• Ep2 → Son Potansiyel Enerji
• ∆Ep → Potansiyel Enerji Değişimi


∆Ep = Ep1 – Ep2


g) Kinetik Enerji, Esneklik Potansiyel Enerjisi Dönüşümü :

(Enerjinin Korunumu = Dönüşümü)
Enerji yoktan var edilemez, var olan enerji de yok edilemez. Enerji sadece bir türden diğerine dönüşür. Fakat bir cismin sahip olduğu toplam enerji hiçbir zaman değişmez. Buna enerjinin korunumu denir.
Enerjinin korunumuna göre;
• Bir cismin sahip olduğu kinetik ve potansiyel enerjilerin toplamı sabittir.
• Bir yay gerildiğinde veya sıkıştırıldığında yaya potansiyel enerji kazandırılır. Yay serbest bırakıldığında yayın sahip olduğu potansiyel enerji, kinetik enerjiye dönüşür ve bu kinetik enerji sayesinde yayın ucuna takılan cisim hareket eder.
• Bir cismin potansiyel enerjisi en büyükken (max), kinetik enerjisi sıfırdır. Yay gerildiğinde veya sıkıştırıldığında en büyük potansiyel enerjiye sahiptir.
• Bir cismin kinetik enerjisi en büyükken (max), potansiyel enerjisi sıfırdır. Bir cismin kinetik enerjisi, yay denge durumundan geçerken en büyük (max) olur.
• Bir cismin kinetik enerjisi artarken potansiyel enerjisi azalır.
• Bir cismin kinetik enerjisi azalırken potansiyel enerjisi artar.


7. Etkinlik : Esneklik Potansiyel Enerjisi Nelere Bağlıdır? (Ders Kitabı – 80)
Amaç : Esneklik potansiyel enerjisinin yayın esneklik özelliğine ve yayın sıkışma veya
gerilme miktarına bağlı olduğunun keşfedilmesinin sağlanması.
Yapılacaklar : • Kağıt parçası katlanarak kalınlaştırılır.
• İnce paket lastiği işaret ve başparmaklar ile gerilir.
• Kağıt parçası lastiğe tutturularak lastik 10 cm kadar gerilir ve serbest bırakılır.
• Kağıt parçasının düştüğü yer gözlenir.
• Kağıt parçası lastiğe tutturularak lastik 15 cm kadar gerilir ve serbest bırakılır.
• Kağıt parçasının düştüğü yer gözlenir.
• Aynı işlemler kalın paket lastiği için tekrarlanır.
• Sonuca Varalım Kısmında;
– Lastik gerilince potansiyel enerjisi artar ve bu enerji kinetik enerjiye dönüşür.
– Kağıt parçası, ince lastikte daha fazla uzağa fırladı.

15. Etkinlik : Tramplenden Atlama (Çalışma Kitabı – 50)
Amaç : Esneklik potansiyel enerjisi, çekim potansiyel enerjisi ve kinetik enerji
dönüşümlerinin fark edilmesinin sağlanması.
Yapılacaklar : • Verilen resme göre sorular cevaplandırılır.
• 1. soruda; 3. konumdaki potansiyel enerji daha büyüktür.
• 2. soruda; 5. konumdaki kinetik enerji daha büyüktür.
• 3. soruda; 4. konumda iken potansiyel enerji azalır, kinetik enerji artar.
• 4. soruda; 1. konumda tramplenin esneklik potansiyel enerjisi vardır.

16. Etkinlik : Kahraman Fare (Çalışma Kitabı – 51)
Amaç : Esneklik potansiyel enerjisi ve kinetik enerji dönüşümlerinin fark edilmesinin
sağlanması.
Yapılacaklar : • Verilen resme esneklik potansiyel enerjisi ile kinetik enerji
dönüşümünün karikatürize edilmesi için çizim yaptırılır.




17. Etkinlik : Enerji Dönüşümü (Çalışma Kitabı – 51)
Amaç : Hidroelektrik santralinde meydana gelen enerji dönüşümlerinin fark
edilmesinin sağlanması.
Yapılacaklar : • Suyun hareket enerjisinden elektrik enerjisinin üretilmesi açıklanır.
• Nehirlerin üzerine kurulan barajlar akarsuları tutar ve suya potansiyel enerji kazandırılır.
• Potansiyel enerji kazandırılan su yüksekten bırakılır ve suyun potansiyel enerjisi hareket enerjisine dönüşür.
• Akan su, kinetik enerjisi sayesinde jeneratörlerin pervanelerine çarparak onları dönderir ve jeneratörlerin pervaneleri kinetik enerji kazanır.
• Jeneratörler, kinetik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürür.

Kendimizi Değerlendirelim : (Ders Kitabı – 81)

1- Otomobilin kütlesi daha büyük olduğu için kinetik enerjisi de daha büyüktür.

2- Topun yükseklikten dolayı çekim potansiyel enerjisi vardır ve bu enerji kinetik enerjiye dönüşür. Kinetik enerjisi sayesinde top, yayı sıkıştırır ve yaya esneklik potansiyel enerjisi kazandırır.

 

Hazırlayan:KAYSERİ MİTHATPAŞA İLKÖĞRETİM OKULU FEN VE TEKNOLOJİ ÖĞRETMENİ MURAT ÜSTÜNDAĞ