KUVVET VE ENERJİ
KUVVET VE ENERJİ
KÜTLE VE AĞIRLIK İLİŞKİSİ
Kütle: Cismin değişmeyen madde miktarına kütle denir. Birimi kilogram (kg) veya gramdır (g). Kütle eşit kollu terazi ile ölçülür. M harfi ile gösterilir. Maddenin yerini değiştirmekle kütle değişmez. Bir cismin kütlesi Dünya’da ve Ay’da birbirine eşittir.
Kütle Çekim Kuvveti: Kütleye sahip olan her cisim birbirini çeker ve iter. Bu kuvvete kütle çekim kuvveti denir. Dünya, kütlesi büyük olan cisimlere büyük, kütlesi küçük olan cisimlere küçük yer çekim kuvveti uygular. Gezegenlerin kütlesi olduğu için üzerlerinde bulunan cisimlere kütle çekim kuvveti uygularlar. Cisimlerin veya gezegenlerin kütlesi arttıkça çekim kuvveti de artar. Cisimler birbirinden uzaklaştıkça çekim kuvveti de azalır.
Yer Çekim Kuvveti: Dünya’nın sahip olduğu kütle çekim kuvvetine yer çekim kuvveti denir. Yer çekimi kuvveti cisimleri Dünya’nın merkezine doğru çeker. Elimizden serbest bıraktığımız pinpon topu yere doğru hareket etmesini sağlayan etki yer çekimi kuvvetidir.
Ağırlık: Dünya üzerinde cisimlere etki eden yer çekimi kuvvetine ağırlık denir. Ağırlık dinamometre ile ölçülür. Birimi Newton’dur (N). Ağırlık G harfi ile gösterilir. Ağırlık Dünya’nın merkezine yaklaştıkça artar. Ekvatordan kutuplara gidildikçe ağırlık artar. Dağlara çıkıldıkça ağırlık azalır.
| Bulunduğu Gök Cismi | Ölçülen Ağırlığı | Dünya Üzerinde Konumu | Ölçülen Ağırlığı |
|---|---|---|---|
| Güneş | 27.90 | Ekvator | 1 |
| Merkür | 0.3770 | Kutup Bölgesi | 1,00076 |
| Venüs | 0.9032 | Türkiye | 1,00373 |
| Dünya | 1 | İsviçre | 1,00531 |
| Ay | 0.1655 | ||
| Mars | 0.3895 | ||
| Jüpiter | 2.640 | ||
| Satürn | 1.139 |
| Kütle | Ağırlık |
|---|---|
| Bir cismin içerdiği madde miktarıdır. | Bir cismin birim kütlesine etki eden yerçekimi kuvvetidir. |
| m ile gösterilir. | G ile gösterilir |
| Kuvvet çeşidi değildir. | Kuvvet çeşididir. |
| Eşit kollu terazi ile ölçülür. | Dinamometre ile ölçülür |
| Bulunduğu yere göre değişmez. | Çekim kuvveti etkisine göre değişir. |
| Birimi kg ve g dir | Birimi N dur. |
KUVVET, İŞ VE ENERJİ İLİŞKİSİ
İŞ VE ENERJİ
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;
- Cisme uygulanması gerekir.
- Cisme yol aldırması gerekir.
- Cisme aldırdığı yolun kendi (uygulanma) doğrultusuyla aynı yani paralel bir bileşeni olması gerekir.
Hareket doğrultusuna dik doğrultuda uygulanan kuvvet iş yapmaz. İş yapmış olmak için kuvvet alınan yön doğrultusunda olmak zorunda değildir, belirli bir açıda olsa da kuvvetin herhangi bir bileşenin yön doğrultusunda kuvvet yaratması yeterli olacaktır.
Yapılan işin büyüklüğü cisme uygulanan kuvvetin büyüklüğü ve cismin yer değiştirme mesafesine bağılıdır.
| İŞ | = | Kuvvet | X | Alınan Yol |
|---|---|---|---|---|
| W(N.m) | = | F(N) | X | △X(m) |
1 newtonluk kuvvet, bir cisme uyguladığı doğrultusunda 1 metre hareket ettirirse 1 Joule'lük iş yapmış demektir. (1joule= 1 N.m)
| İş Yapılmış Durumlar | İş Yapılmamış Durumlar |
|---|---|
| Merdivenlerden tuğla tasıyan isçi.
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. |
Elindeki çantayı sallamadan tutan çocuk.
Elindeki çantayı sallamadan yürüyen çocuk. Ayakta duran kişi Halteri tutan halterci Kamyonu iten ama hareket ettiremeyen kişi Duvarı iten kişi Uyuyan kişi. Kitap okuyan kişi. Ders çalısan kisi. Konuşan kişi. |
Bir cismin ya da bir sistemin iş yapabilme yeteneğine enerji denir. Enerji E ile gösterilir. Enerji bir madde değildir. Bir cisme ait olan özelliktir. İş ve enerji birimleri 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.
Mekanik enerji , kinetik enerji ve potansiyel enerji olarak iki çeşittir.
Kinetik Enerji(Hareket Enerjisi):
Hareket halindeki bir cismin süratinden yani hareketinden dolayı sahip olduğu enerjiye kinetik enerji denir. Kinetik enerji Ek veya K.E. ile gösterilir. Kinetik enerji cismin süratine ve kütlesine bağlıdır.
Potansiyel Enerji:
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. Bir cismin konumundan yani bulunduğu yükseklikten dolayı sahip olduğu potansiyel enerjiye çekim potansiyel enerjisi denir. Çekim potansiyel enerjisi cismin kütlesine ve cismin bulunduğu yüksekliğe bağlıdır.Esnek cisimlerin sıkıştırılması veya gerilmesi sonucu sahip oldukları potansiyel enerjiye esneklik potansiyel enerjisi denir. Yay, lastik gibi cisimlerde esneklik özelliği sayesinde depolanan enerjidir.
ENERJİNİN KORUNUMU
Kinetik ve potansiyel enerji dışında ısı, ışık, ses enerjisi gibi bir çok enerji çeşidi vardır. Tüm enerji çeşitlerinde enerji yoktan var edilemez, var olan enerji de yok olamaz. Ancak bir enerji başka bir enerji çeşidine dönüşebilir. Bu duruma enerjinin korunumu yasası denir.
Fizikte mekanik enerji, mekanik bir sistemin bileşenlerinde yer alan potansiyel ve kinetik enerjinin toplamı olarak ifade edilir. Bu enerji cismin hareketi ve konumu ile ilişkilidir.
Sürtünme Kuvveti
Temas hâlindeki yüzeyler arasında hareketi engelleyici bir kuvvet vardır. Cismin kinetik enerjisinde azalmaya neden olan bu kuvvete sürtünme kuvveti denir. Sürtünme kuvvetinin yönü harekete zıt yönlüdür. Sürtünme kuvveti, hareketi yavaşlatır dolayısıyla sürati azalan cismin kinetik enerjisinde azalmaya neden olur. Sürtünme kuvvetiyle hareket enerjisi yok olmaz, hissedilmeyecek miktarda bile olsa ısı enerjisine dönüşür. Cismin ağırlığı ve temas ettiği yüzey ile doğru orantılıdır. Hava ve su dirençlerinin sebebi sürtünme kuvvetidir.
Hava Direnci:
Havada hareket eden bir cisme, harekete zıt yönde etki eden ve kinetik enerjisini azaltan kuvvete hava direnci denir. Hava direnci ile karşılaşan hareketli bir cismin kinetik enerjisi sürtünme sonucu ısı enerjisine dönüşür.
