Fizik. Net. Tr

Mekanik Enerji

Bir cismin sahip olduğu Potansiyel ve Kinetik enerjileri toplamına Mekanik Enerji denir.

\({E_M} = {E_K} + {E_P}\)

Sürtünmeli Etkileşmelerde Enerji Kaybı:

Yatay bir sistemde kaymakta olan bir cisme etkiyen sürtünme kuvveti nedeniyle cisim yavaşlar ve kinetik enerjisini tamamen kaybedinceye kadar hareketini sürdürür. Örneğin esnek bir yay \(\Delta x\) kadar sıkıştırılarak önünde m kütleli cisim varken serbest bırakılırsa, cismi~ hızıyla fırlatır. Cisim, bu hızla sürtünmeli bir ortama girerse sahip olduğu enerjisini kaybederek bir süre sonra durur. Cismin enerjisindeki bu değişimi sağlayan sürtünme kuvvetidir. Böylece sürtünme kuvvetinin yaptığı iş, cismin kinetik enerjisindeki değişime eşit olacağından sürtünmeye harcanan enerji:

\(Q = {W_S} =  – {F_S} \cdot X\)

1 cal = 4, 18 Joule
1 Joule = 0,24 cal

Enerjinin Korunumu

Tamamen yalıtılmış bir sistemde toplam enerji miktarı, bir cinsten diğer cinse dönüşse bile daima sabittir. Örneğin bir taş, yukarı doğru havaya atılınca enerji önce kinetik enerji olarak görülür, kinetik enerji giderek potansiyel enerjiye dönüşür. Taş düşmeye başlayınca kazanılan potansiyel enerji tekrar kinetik enerjiye dönüşür ve yere, atıldığı andaki kinetik enerjiyle çarpar. Bu durumu başka bir örnek üzerinde görmek mümkündür. Sürtünmesiz yatay düzlemde v hızıyla fırlatılan m kütleli cisim, esnek bir yayı sıkıştırırken hızı azalır. Böylece cismin kaybettiği kinetik enerji yayda potansiyel enerji olarak depo edilir. Cisim bir süre sonra durduğunda tüm enerjisi, yaya potansiyel enerji olarak aktarılmış olur. Denge konumuna dönmekte olan yay, cisme hız kazandırır ve sahip olduğu potansiyel enerji cisimde kinetik enerji olarak görülür. Böylece cisim ilk kinetik enerjisini tekrar kazanmış olur. Bu durumda mekanik enerji için;

\({E_M} = {E_K} + {E_P} = sabit\)

yazılabilir. Bu ifadeden hareketle kinetik enerjideki değişimin, potansiyel enerjideki değişime eşit olduğu söylenebilir. Eğer sistemde sürtünme varsa toplam enerjide bir azalma görülür ve bu azalma kadar ısı enerjisi meydana gelir. Böyle bir durumda kinetik enerjideki değişimin, potansiyel enerjideki değişime eşit olduğu da söylenemez. Aradaki dönüşüm farkı ısıya harcanan enerjiyi verir. Böylece; 

\({W_S} = \Delta {E_K} – \Delta {E_P}\)

yazılabilir.

VERİM:

Bir sistemden alınan enerjinin sisteme verilen enerjiye oranına verim denir. Bir sisteme verilen enerji hiçbir zaman hiç değişmeden alınamaz yani mutlaka enerjinin bir bölümü sürtünme yoluyla ısıya dönüşür. Örneğin bir ampulün verimi %5 civarındadır. Yani ampule verilen enerjinin %95’i işe yaramayan ısıya dönüşmektedir.

\(Verim = \frac{{Al\imath nanEnerji}}{{Verilen{\text{Enerji}}}} \times 100\)

Dönme Kinetik Enerjisi

Bir eksen etrafında dönen cisimlerin de bir kinetik enerjisi vardır.

\({E_D} = \frac{1}{2}I{\omega ^2}\)

I: Cismin Eylemsizlik Momenti \(kg\cdot{m^2}\)

ω : Cismin açısal hızı rad/s