Kinetik, Potansiyel ve Mekanik Enerji

Enerji, iş yapabilme yeteneğidir. İş ve enerji aynı birimle ifade edilir. Hareketli bir cisim, barajda toplanan su, sıkıştırılmış yay enerjiye sahiptir. Enerjinin Elektrik enerjisi, ısı enerjisi, ışık enerjisi, atom enerjisi, kimyasal enerji, mekanik enerji gibi çok çeşitli şekilleri vardır. Bu bölümde incelenecek olan mekanik enerji; kinetik enerji ve potansiyel enerji olmak üzere iki çeşittir.

KİNETİK ENERJİ

Cisimlerin hareketinden dolayı sahip oldukları enerjiye hareket enerjisi veya kinetik enerji denir.

Kütlesi m, hızı v olan bir cismin kinetik enerjisi;

\({E_K} = \frac{1}{2}m{V^2}\)

 

Yapılan İş ve Kinetik Enerji Değişimi:

Yatay düzlemde hareketsiz bir m kütlesine yatay ve sabit F kuvveti t süresince etki ederek cisme X yolunu aldırsın. Bu durumda yapılan iş;
W = F . x olur.

Bu işi yapmak için harcanan eneri cısme hız kazandıracağından kinetik enerjiye dönüşür. Bu durumda,

\(W = {E_K}\)
\(\begin{array}{l}F \cdot \Delta X = \frac{1}{2}m{V^2} – \frac{1}{2}mV_0^2\\F \cdot \Delta X = \frac{1}{2}m{V^2} – 0\\F \cdot \Delta X = \frac{1}{2}m{V^2}\end{array}\)

yazılır.

Hareket halindeki bir cisme kuvvet uygulandığında cismin hızında değişim meydana gelir. Cismin kuvvet uygulanmadan önceki kinetik enerjisi Ek ilk , kuvvet uygulandıktan sonra sahip olacağı kinetik enerji Ek son ile gösterilirse kinetik enerjisindeki değişim miktarı;

\(\begin{array}{l}{W_{net}} = \Delta {E_K}\\F \cdot X = {E_K}(son) – {E_K}(ilk)\end{array}\)

\(F\cdot\Delta X = \frac{1}{2}mV_{son}^2 – \frac{1}{2}mV_{ilk}^2\)

POTANSİYEL ENERJİ

Bir sistemin konumundan dolayı sahip olduğu enerjiye potansiyel enerji adı verilir. Ep sembolü ile gösterilir. Sıkıştırılmış bir yayın, depolanmşfl su buharının, belirli bir yükseklikte bulunan cismin veya barajdaki suyun sahip olduğu enerji potansiyel enerjidir.
Potansiyel enerjiye sahip bir cisim veya sistem iş yapabilir.

Yükseklik Potansiyel Enerjisi:

\({E_P} = mgh\)
Yayın potansiyel Enerjisi

Şekilde olduğu gibi, esnek yayın bir ucu sabit bir yere bağlanmıştır. Sürtünmesiz yatay düzlemde sabit vo hızıylaa hareket etmekte olan m kütleli cisim yaya çarpınca yay sıkışır.Yay sıkışırken, cismin hızı ve dolayısıyla kinetik enerjisi azalırken, yay da aynı miktarda potansiyel enerji kazanır.

\({E_P} = \frac{1}{2}k{x^2}\)