KUVVET, İŞ VE ENERJİ İLİŞKİSİ (7.SINIF)

İŞ

Günlük yaşantımızda iş sözcüğünü çok değişik anlamlarda kullanırız. Örneğin;

• Bir spikerin haber sunmasını,
• Bir veznedarın para saymasını,
• Bir cankurtaranın denizde yüzen kişileri izlemesini iş kabul ederiz.

Oysa bir bilim insanı için iş özel bir anlamı vardır. Bir cisme kuvvet uygulayarak o cismin kuvvet doğrultusunda yol alması sağlanıyorsa, iş yapılmış demektir.

• İnşaata sırtında harç çıkaran işçi,
• Yerdeki gülleyi yukarı kaldıran sporcu,
• Bisikletiyle gezen kişi iş yapar.

İş yapılırken;

• Harcı çıkarmak, gülleyi kaldırmak, oyuncak arabayı çekmek, bisiklet sürmek için bir kuvvet uygulanır.
• Uygulanan kuvvet doğrultusunda harca, gülleye, arabaya, bisiklete yol aldırılmış olur.

Yapılan iş;

• Harcanan kuvvet ve
• Yer değiştirme miktarı ile doğru orantılıdır.

İş  =  kuvvet   X   yer değiştirme miktarı

Sı ölçü birimleri sisteminde iş birimi N.m (Joule [jul]) dür. Joule J ile gösterilir.

1J: Bir cisme etki eden 1 N'luk kuvvetin cisme 1 m yol aldırması sırasında yaptığı iştir.

UYARI: Fiziksel anlamda iş yapılabilmesi için;

1. Cisme bir kuvvet uygulanmalıdır.
2. Kuvvetin etkisiyle cisim yer değiştirmelidir.
3. Yer değiştirme kuvvet doğrultusunda olmalıdır.

Kuvvet Hangi Durumlarda İş Yapmaz?

• Yerde hareketsiz duran bir taşı kuvvet uyguladığınız halde yukarı doğru kaldıramıyorsanız,
• Buzdolabını iterek hareket ettirmek isteyen bir çocuk, hareket ettirmek istediği yönde kuvvet uyguladığı halde buzdolabı hareket etmiyorsa,
• Dilan kuvvet uygulayarak elindeki tepsiyi taşıyarak fiziksel anlamda aslında iş yapmaz. Çünkü tepsi kuvvetin uygulandığı yönde yer değiştirmemiştir. Tepsiye uygulanan kuvvetin yönü yukarı (düşey) doğrudur. Gerçekleşen hareketin yönü ise yataydır. Yani  kuvvet, tepsinin aldığı yola diktir. Bu sebeple fiziksel anlamda iş gerçekleşmez.

UYARI: 

• Hareketsiz bir cisme hareket ettirmek istediğimiz yönde yeteri kadar kuvvet uygulamazsak,
• Hareket halindeki bir cisme hareket doğrultusuna dik olarak bir kuvvet uygularsak kuvvet iş yapmaz.

İŞ VE ENERJİ

Günlük yaşantımızı sürdürebilmemiz enerjiye bağlıdır. Vücudumuzda geçen tüm yaşamsal olaylar için enerjiye ihtiyaç duyarız.

Yürümek, yemek yemek, kitap okumak, araştırma yapmak, bir eşyayı kaldırmak hatta uyumak için bile enerjiye ihtiyacımız vardır. Vücudumuz ihtiyaç duyduğu enerjiyi besinleri sindirerek sağlar.

Bu şekilde sağlanan enerji, yaşamsal faaliyetleri sürdürmek ve iş yapmak için kullanılır.

Günlük yaşantıda kullandığımız araçların çalışabilmeleri için de enerji gereklidir.

Rüzgâr türbinleri, rüzgârın itme kuvveti ile çalışırken otomobiller, benzin gibi yakıtların motor sistemlerinde yakılmasından sağlanan enerji ile çalışır.

Enerji, kısaca iş yapabilme yeteneğidir. Bir iş yapılıyorsa mutlaka enerji harcanıyordur. Ancak enerji harcanması, iş yapıldığı anlamına gelmez. Örneğin bir halterci, çok enerji harcasa da halteri kaldıramayabilir ve iş yapmamış olur. Ancak halteri kaldırdıysa enerji harcamış ve iş yapmıştır.

Enerji, iş yapabilme yeteneği olduğundan enerji ve işin birimleri aynıdır. Enerji birimi Joule'dür. "J" ile gösterilir.

Enerji, genel anlamda kinetik enerji ve potansiyel enerji olmak üzere iki başlık altında incelenir.

Kinetik Enerji
Hareket halindeki cisimlerin hızı nedeniyle sahip olduğu enerjiye kinetik enerji denir.

• Hareket eden otobüs ve uçağın,
• Yuvarlanan topun,
• Akan suyun,
• Rüzgarın, kinetik enerjisi vardır.

Hareket halindeki bir cisim başka bir cisme çarptığında onu hareket ettirerek iş yapabilir.

Fırlatılan bir taş parçası bir futbol topuna çarparsa onu hareket ettirir. Taş parçasının hızı ve kütlesini ne kadar büyükse topu o kadar fazla hareket ettirir.Buna göre kinetik enerji hareket halindeki cismin hızına ve kütlesine bağlıdır.

Özdeş iki araba düşünelim. Birisinin sürati 30 km/h iken diğerinin sürati 60 km/ h olsun. Sürati 60 km/h olanın kinetik enerjisi daha büyüktür. Eşit kütleli varlıklardan sürati büyük olanın kinetik enerjisi daha büyüktür.

Süratleri eşit olan otomobil ve kamyonu karşılaştıralım. Kamyonun kütlesi daha büyük olduğundan kinetik enerjisi de daha büyüktür. Cismin kütlesi arttıkça kinetik enerjisi de artar.

Potansiyel Enerji (Durum Enerjisi)

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

Belirli yükseklikte bulunan cisimler, yer çekimi kuvvetinin etkisi ile çekim potansiyel enerjisine sahip olur.

Ağaçtaki elmanın çekim potansiyel enerjisi vardır. Elma dalından kopar ve yere düşerse çekim potansiyel enerjisini kaybeder.

Barajlarda bulunan su, çekim potansiyel enerjisine sahiptir. Baraj kapakları açıldığında su, belirli yükseklikten akmaya başlar. Potansiyel enerji, hareket enerjisine yani kinetik enerjiye dönüşür.

Cisimlerin sahip oldukları çekim potansiyel enerjisi yükseklik arttıkça artar. Farklı yükseklikte bulunan özdeş cisimler kum üzerine bırakıldığında, yüksekte bulunanın kumda daha derin iz bıraktığı görülür.

Cisimlerin sahip oldukları çekim potansiyel enerjisi ağırlık arttıkça artar. Aynı yükseklikte bulunan farklı ağırlıktaki cisimler kum üzerine bırakıldığında, ağırlığı fazla olanın kumda daha derin iz bıraktığı görülür.

Potansiyel enerji sadece yükseklik sayesinde kazanılmaz. Esnek cisimlerde, esneklik potansiyel enerjisi bulunur. Yay gibi esnek cisimler enerji depolayabilir. Esnek cisimlerin, sıkışma ve gerilmesi sonucunda sahip oldukları enerjiye esneklik potansiyel enerjisi adı verilir.

Kurmalı saatlerin içinde yay bulunur. Kurma işlemi ile yay sıkıştırılır. Çalar saatlerde zamanı gelince yay serbest kalır, yaydaki esneklik potansiyel enerjisi, kinetik enerjiye dönüşür, saat çalar.

Yaydaki sıkışma miktarı arttıkça esneklik potansiyel enerjisi artar. Yay açılarak da yayda esneklik potansiyel enerjisi depolanabilir.

www.facebook.com/fenhocasii

www.instagram.com/fenhocasii

www.twitter.com/fenhocasii