İŞ ve ENERJİ

İş: Bir cisme kuvvet uygulayarak o cismin kuvvet doğrultusunda yol almasının sağlanmasıdır.W ile gösterilir. İşin birimi joule (j)` dür.

İşin gerçekleşebilmesi için öncelikle bir enerji kaynağı gerekir.Bu enerji farklı şekillerde elde edilebilir. Örneğin bizim enerji kaynağımız besinler, arabaların enerji kaynağı yakıttır.İşte bu tip enerjiler iş yapılmasını sağlar.
Fiziksel anlamda iş yapıldığını söylemek için kuvvete ihtiyaç vardır.Cismin üzerine birden fazla kuvvet etkili olabilir.Cismin hareket doğrultusundaki toplam kuvvetin adı net kuvvettir.İş net kuvvetin sıfırdan farklı olmasına bağlıdır.Bunun yanında iş yapıldığının söylenebilmesi için kuvvet uygulanan cismin net kuvvet doğrultusunda yol alması gerekmektedir.

Sonuç olarak fiziksel anlamda iş;
• Net kuvvetin sıfırdan farklı olması
• Kuvvetle alınan yolun aynı doğrultuda olmasıyla yapılmış olur.

Not: İş, net kuvvet ve alınan yol ile doğru orantılıdır.

İş = Kuvvet x Yol
W = F x X
Joule = N x m


Fiziksel anlamda iş yapıldı diyebilmek için gerekli kuralları öğrendik.Enerji harcayıp yorulduğumuzu düşündüğümüz, ama aslında fiziksel anlamda iş yapamadığımız birçok durum vardır.
Örneğin Can ailesiyle birlikte tatile gitmek için yola çıktığında yolda benzinliğe 100 m kala benzinleri bitmiştir.Can ve babası arabayı arka tarafından iterek benzinliğe kadar götürmek istemişlerdir.Ancak itmelerine rağmen arabayı hareket ettirememişlerdir.Burada net kuvvet sıfır olmamasına karşın araba uygulanan kuvvet doğrultusunda yol alamadığı için yapılan iş sıfırdır.
Zeynep, okul çıkışında çantasını eline alarak evine gidiyor.Çantası elinde tutabilmek için kuvvet uyguluyor.Aynı zamanda yürüdüğü için çantaya yol aldırıyor.İş yapabilme koşullarını sağlıyor gibi görünse de Ayşe çantayı taşıyarak iş yapmamıştır. Çünkü çantayı taşımak için yukarı doğru bir kuvvet uygulanmıştır. Ancak çanta yatay doğrultuda hareket etmiştir. İş yapabilmek cismin aldığı yolun uygulanan net kuvvetle aynı doğrultuda ve aynı yönde olması gerekir.

Düz yolda cismi hareket ettirerek iş yapılabilir. Ancak farlı durumlarda da fiziksel anlamda iş yapıldığı söylenebilir.
Örneğin bir halterci yerdeki halteri belli bir yüksekliğe kaldırırken kuvvet uygular. Bu kuvvetin etkisiyle halter kuvvetle aynı doğrultuda ve aynı yönde yol alır.Bu nedenle de haltercinin halter üzerinde fiziksel anlamda iş yapabildiğini söyleyebiliriz.

ENERJİ

Enerji: İş yapabilme yeteneğidir.E ile gösterilir. Enerji birimi, işin birimi ile aynıdır. (joule)
Tanımdan da anlaşılacağı üzere iş yapabilmek için enerjiye ihtiyacımız vardır. Enerji hayatımızın her alanındadır. Örneğin araba yolda hareket ederken, sporcu yüzerken, market arabası itilirken enerji harcanır.Kısacası kuvvet uygulamak için enerji gerekir.

HAREKET ENERJİSİ(kinetik enerji) : Hareket halindeki bütün maddelerin bir enerjisi vardır. Hatta maddelerin iç yapısındaki taneciklerinde hareket enerjisi vardır.Hareket halindeki maddelerin sahip olduğu bu enerjiye kinetik enerji adı verilir.Maddelerin sahip olduğu hareket enerjisinin büyüklüğünü etkileyen iki faktör vardır. Bunları bir örnekle inceleyelim.
Hafifçe fırlatılan bir pinpon topunun size çarptığını düşünün.Fazla sürate sahip olmayan bu pinpon topunun size çarpması fazla bir etki yaratmayacaktır.Ancak daha fazla kuvvetle fırlatılan pinpon topunun sürati de fazla olacaktır.Dolayısıyla size çarptığında bırakacağı etkide artacaktır.Sürat arttığında topun çarptığı yere aktardığı enerji daha fazla olduğuna göre sürat arttığında topun sahip olduğu kinetik enerjide artar diyebiliriz.
Bir cismin sürati attıkça kinetik enerjisi de artar.
Kinetik enerji süratin büyüklüğüne göre değişir. Buna göre süratleri aynı olan farklı cisimlerin kinetik enerjilerinin de aynı olduğunu söyleyebilir miyiz? Pinpon topu belli bir süratle yuvarlanıp ayağımıza çarptığında etkisi çok az hissedilir yada hiç hissedilmez. Bunun yerine bir basketbol topu yerde pinpon topuyla aynı süratle yuvarlanıp ayağımıza çarptığında etkisini çok net hissedebiliriz. Bunun nedeni basketbol topunun kütlesinin pinpon topunun kütlesinden daha büyük olmasıdır. Dolayısıyla buradan çıkarılacak sonuç şudur;

***Bir hareketlinin sahip olduğu kinetik enerji o hareketlinin kütlesine ve hızına bağlıdır.***
Ek=1/2mV²

DURGUN ENERJİ(potansiyel enerji): Potansiyel enerjiye konum enerjisi de denir. Her cismin konumu nedeniyle sahip olduğu bu enerji iki değişkene bağlı olarak değişir.Bunlardan birincisi yüksekliktir. Aynı ağırlığa sahip iki cisim alalım.İlk cismi belli bir yükseklikten bıraktığımızda yere ulaştığında belli bir hıza sahip olacaktır. İkinci cismi ilkine göre daha yüksek bir yerden bıraktığımızda yere ulaştığında ilkine göre daha yüksek bir hıza sahip olacaktır. Demek ki yükseklik arttıkça cismin sahip olduğu potansiyel enerji artar. Potansiyel enerjiyi belirleyen bir diğer faktör cisimlerin ağırlığıdır. Aynı yükseklikte bulunan ağırlıkları farklı iki cisimden ağır olanın potansiyel enerjisi daha fazladır. Dolayısıyla ağırlık arttıkça potansiyel enerjide artar.

Ep=AğırlıkxYükseklik
Ep=G.h
Ep=m.g.h


Not:

1.Cisimlerin yüksekliklerinden dolayı depoladıkları enerjiye çekim potansiyel enerjisi denir.
2.Esnek cisimlerin sıkışma ve gerilmesi sonucunda sahip oldukları enerjiye esneklik potansiyel enerjisi denir.
3.Yayların sıkıştırılması veya gerilmesi sonucu oluşan esneklik potansiyel enerjisi o yayın yay sabitine(k) ve sıkışma veya gerilme miktarına bağlıdır. (E=1/2kx2)


ENERJİDEN ENERJİYE
Bir cismin hareketi boyunca sahip kinetik ve potansiyel enerjinin toplamına mekanik enerji denir.
Em=Ek+Ep

Futbolcu yerdeki topa vurduğunu topun belli bir yüksekliğe kadar yükselip sonra tekrar yere düştüğünü düşünelim.Futbolcu topa vurduğunda top bir kinetik enerji kazanır.Top yükseldikçe kazandığı bu kinetik enerjiyi potansiyel enerjiye çevirir.Top hareketine devam ettiği için hala kinetik enerjiye sahiptir.Sonra top alçalmaya başlar ve alçaldıkça potansiyel enerjisi azalır hızı artar. Hızı arttığı için de kinetik enerjisi artar ve yere ulaşır.


KAYBOLMAYAN ENERJİ

Kimyasal enerji, maddelerde depolanmış olan enerjidir.Bu enerji, maddeyle başka maddelerin etkileşmesi ve kimyasal değişimin oluşmasıyla ortaya çıkar.Örneğin, besinler hücre içerisine alındığında oksijenle tepkimeye girerler.Bunun sonucunda besin içeriğinde bulunan atomları bir arada tutan kimyasal bağ enerjisi, canlıların kullanabileceği enerji çeşidine (ATP) dönüşür.
Kimyasal enerjiyi açığa çıkaran makine veya canlı bunu farklı işler için kullanır.Bu işler sonucunda da kinetik, potansiyel, ısı, ses gibi enerji türlerine dönüşüm gerçekleşir.


Enerji yoktan var olmaz, var olan bir enerji de yok olmaz. Ancak farklı enerjilere dönüşerek korunur.


Hazırlayan:Haşim Baştürk