ÖZEL DERS

7. SINIF KUVVET İŞ ENERJİ

7. Sınıflar fen bilgisi dersi. Kuvvet, iş ve enerji kavramları. Kinetik ve potansiyel enerjiler ve formülleri. Kuvvet , İş ve enerji ilişkisi konu anlatımı.

İş

Bir cisme kuvvet uygulayarak cismin yer değiştirmesinin sağlanmasına iş denir.

İşin gerçekleşmiş olması için 2 faktörün gerçekleşmiş olması gerekir.

1- Cisme bir kuvvet uygulanmış olmalı.

2- Cisim uygulanan kuvvetin etkisiyle yer değiştirmiş olmalı.

İş formülü kuvvet ile yer değiştirmenin çarpımıdır.

İş = Kuvvet . Yerdeğiştirme

Bu eşitlikte işin birimi joule, kuvvetin birimi Newton, yer değiştirmenin birimi metre olarak alınır.

1 Joule iş = 1 N kuvvet . 1 metre yer değiştirme

Yukarıda kuvvet ve yer değiştirme, büyüklükleri ile birlikte verilmiştir.

İşi W simgesiyle, kuvveti F simgesiyle, yer değiştirmeyi x simgesiyle gösteririz. Bu durumda iş denklemi;

W = F.x

Şeklinde olur.

Bir çantayı yerden kaldırırsak yer çekimine karşı bir iş yapmış oluruz. Bu çantayı sabit tutarak 100 m yürürsek herhangi bir iş yapmış olmayız. Çünkü aldığımız yol boyunca çantanın konumunda herhangi bir değişiklik olmamaktadır.

Yine ağır bir cismi itmeye çalışır ancak itemezsek iş yapmış olmayız.

Örnek:

10 Newton büyüklüğünde bir kuvvet bir cisme uygulanarak cisim 5 metre hareket ettiriliyor. Buna göre yapılan iş kaç joule dür?

Çözüm:

W = F.x

W = 10.5

W = 50 joule

Enerji

İş yapabilme yeteneğine enerji denir. Bir enerjiye sahip her cisim belli bir miktar iş yapabilme yeteneğine sahip demektir.

Günlük hayatın her anında bir enerji akışı söz konusudur. Bir canlı hiç hareket etmese bile vücudunun yaşamsal faaliyetlerini devam ettirmesi için enerji harcar. Bu enerjiyi besinlerden sağlar.

Rüzgarla çalışan makineler enerjilerini rüzgardan, güneşle çalışan cihazlar enerjilerini güneşten alır.

Bir cismi yerinden kaldırmak için aşırı derecede enerji harcamamıza rağmen yerinden kaldıramazsak fiziksel anlamda iş yapmış olmayız. Fiziksel anlamda iş yapmış olmamız için cismi hareket ettirmemiz gerekir.

İş ve enerji birimleri aynıdır. Her ikisi de joule (J) cinsinden ifade edilir.

Enerji, kinetik ve potansiyel enerji olmak üzere ikiye ayrılır.

1- Kinetik Enerji

Bir cismin hareketi nedeniyle sahip olduğu enerjiye kinetik enerji denir.

Kinetik enerji hızın karesi ile doğru orantılı bir büyüklüktür. Cisim hızı nedeniyle bir enerjiye sahiptir ve hızından dolayı bir iş yapabilme yeteneği vardır.

Kinetik enerji denklemi;

E_k =	1	. m.V² şeklindedir.
	2

Yukarıdaki denklemde E_k kinetik enerjiyi, m ise cismin kütlesini, V cismin hızını verir. Cismin kütlesi ne kadar büyük olursa, hızından dolayı yapabileceği iş miktarı da o kadar büyük olur.

Örnek:

4 kg kütleli bir cisim saniyede 5 metre hızla hareket etmektedir. Cismin kinetik enerjisi kaç joule dür?

Çözüm:

E_k =	1	.m . V²
	2

Ek =	1	. 4 . 25
	2

Ek = 2.25 = 50 J olarak bulunur.

Potansiyel Enerji

Bir cismin yüksekliği nedeniyle sahip olduğu enerjiye potansiyel enerji denir.

Yerden 50 m yükseklikte sabit duran bir cisim herhangi bir iş yapmamaktadır. Ancak bu cisim yere atılırsa, yüksekliği nedeniyle bir hız kazanacak ve yere düşerken bir iş yapabilecektir. Örnek olarak barajlarda toplanan suyu verebiliriz. Akarsu önlerine çekilen setlerle büyük bir su kütlesi oluşturulur. Yatağından metrelerce yüksekliğe ulaşan su yüksekliği nedeniyle bir basınca sahip olur. Bu su taban kısmından borularla alınırsa yüksek bir hızla akmaya başlar. Suyun bu hızından yararlanılarak jeneratör türbinleri döndürülür ve elektrik enerjisi üretilir. Üretilen bu elektrik enerjisi ile evler, sokaklar aydınlatılır, trenler çalıştırılır.

Potansiyel enerji denklemi 3 unsurun çarpımı ile verilir. Bu unsurlar yükseklik, kütle ve çekim ivmesidir. Potansiyel enerji denklemi aşağıdaki gibidir.

E_p =m.g.h

E_p potansiyel enerjiyi, m cismin kütlesini, g yerçekimi ivmesini, h ise yerden yüksekliği verir. Yerçekimi ivmesini yerin cisme uyguladığı kütle çekim kuvveti olarak adlandırabiliriz. Bu değer dünya için 9,81 N dur. Problemlerde genellikle 10 olarak alınması istenir.

Örnek:

5 kg kütleli bir cisim yerden 10 metre yükseklikte sabit durmaktadır. Bu cismin sahip olduğu potansiyel enerji kaç Joule dür?

(Yerçekimi kuvvetini 10 N olarak alınız)

Çözüm:

E_p = m.g.h

E_p = 5 . 10.10

E_p = 5.100

E_p = 500 Joule olarak bulunur.

Esneklik Potansiyel Enerjisi

Yayda depolanan enerji miktarına esneklik potansiyel enerjisi denir. Yaylar gerilmeye ve sıkıştırılmaya bir tepki gösterdiğinden bir yayı sıkıştırarak veya gererek bu yaya bir enerji kazandırılmış olunur. Yay serbest bırakılırsa, sahip olduğu enerji ile bir iş yapabilir.

Esneklik ponsiyel enerjisi