SÜRTÜNME ENERJİSİ
Fizikte sürtünme enerjisi, sürtünme kuvvetinin yaptığı iş, enerji denklemi, iş enerji ilişkisi. Çözümlü sorular.
Sürtünme mekanik enerjinin bir bölümünün ısı enerjisine dönüşerek kaybolmasına ve veriminin düşmesine sebep olmaktadır.
Sistem içerisinde pürüzlü yüzeyler veya birbirine temas eden yüzeylerde bu yüzeylerin harekete karşı yönde bir kuvvet uygulaması sonucu ısı şeklinde açığa çıkan enerjiye “sürtünme enerjisi” denir.
Bir kuvvet bir cismi hareket ettiriyorsa ve bu cisim ile cismin hareket ettiği yüzey pürüzlü ise harekete ters yönde etki eden bir sürtünme kuvveti oluşur. Cisme etki eden net kuvvet ise uygulanan F kuvveti ile bu kuvvete ters yöndeki sürtünme kuvvetinin farkına eşit olur.
Sürtünmeli yüzeylerde harcanan enerjinin bir kısmı sürtünme kuvvetini yenmek için harcanmış ve işe dönüşmemiştir.
Sürtünmenin faydalı olduğu yerlerde vardır, fakat fizikte amaç faydalı olmayan sürtünmeyi mümkün olan en az seviyeye indirmektir.
Sürtünme Kuvvetinin Yaptığı İş
Sürtünmeli bir yüzeyde bir cisim hareket ettirilirse, sürtünme kuvveti cisim üzerinde iş yapar. Sürtünme kuvveti cismin hareketine ters yönde olduğundan (-) ile gösterilir.
Ws = - Fs . ∆x
İş - Enerji İlişkisi
Bir sistem üzerine yapılan iş, cismin enerjisindeki değişime eşittir.
W = ∆Ek
W = Eson - Eilk = ∆Ek
∆Ek = Ek2 - Ek1
∆Ek = son kinetik enerji ile ilk kinetik enerjinin farkıdır.
Ek1 = ilk kinetik enerji
Ek1 = Son kinetik enerji
Örnek
Başlangıçta hareketsiz duran bir cisme 20 N luk bir kuvvet etki ediyor. Bu kuvvete karşı oluşan sürtünme kuvvetinin değeri ise 3 N oluyor.
Cisim 15 m yol alıyor.
Cisme etki eden F kuvveti nin yaptığı iş kaç J dur.
Çözüm
20 N luk bir kuvvet bir cismi 15 m hareket ettirmişse bu kuvvetin yaptığı iş
W = F. ∆x
W = 20.15 = 300 J
Örnek
Başlangıçta hareketsiz duran bir cisme 16 N luk bir kuvvet etki ediyor. Bu kuvvete karşı oluşan sürtünme kuvvetinin değeri ise 4 N oluyor.
Cisim bu kuvvetler etkisinde 12 m yol alıyor.
Sürtünme kuvvetinin yaptığı iş kaç J’dür
Çözüm
Ws = - Fs . ∆x
Ws = - 4. 12 = -48 J
Örnek
Başlangıçta hareketsiz duran bir cisme 15 N luk bir kuvvet etki ediyor. Bu kuvvete karşı oluşan sürtünme kuvvetinin değeri ise 2 N oluyor. Cisim 10 m yol alıyor.
Cismin kazandığı kinetik enerji kaç joule’dür.
Çözüm
Cismin son kinetik enerjisi ile ilk kinetik enerjisi arasındaki fark
∆Ek = Ek2 - Ek1
Başlangıçta cisim hareketsiz olduğundan kinetik enerjisi de 0’dır
∆Ek = Ek2 - 0
İş kuvvet ile cismin kuvvet doğrultusunda aldığı yola eşitti. Burada iki kuvvet ve sabit bir yol var.
∆Ek = WF + Ws
WF + Ws = Ek2
WF = Kuvvetin yaptığı iş = 15.10 = 150 J
Ws = Sürtünmenin yaptığı iş = - 2.10 = -20 J
WF + Ws = Ek2 formülünde yerine koyarsak
150 – 20 = 130 J
Örnek
Başlangıçta sabit duran bir cisme 25 N luk bir F kuvveti uygulanıyor, cisim 20 m yol alıyor. Cisme etki eden sürtünme kuvveti ise 3 N dur.
Sürtünmede dolayı ısıya dönüşen enerjiyi ( Ws ) ve cismin kazandığı kinetik enerjiyi (∆Ek ) bulunuz.
Sürtünmeden dolayı oluşan enerji
WS = -Fs. ∆x
WS = -3.20 = -60 J
F kuvvetinin yaptığı iş
WF = 25.20 = 500 J
Cisim üzerine yapılan net iş onun kinetik enerjisindeki değişime eşittir.
Cisim üzerine yapılan net iş WF + WS = 500 – 60 = 440 J dür.
∆Ek = 440 J
Verim
Sistemden alınan enerjinin sisteme verilen enerjiye oranına verim denir. Doğada verimi 100% olan bir makine yoktur.
Verim = ( Sistemden Alınan Enerji)/(Sisteme Verilen Enerji)
SANATSAL BİLGİ
19/08/2016