ENERJİ VE HAREKET
Yüksek bir noktaya temas edebilmek için sıçramamız gerektiğinde, önce bacaklarımızı aşağı yönde eğeriz ve sonrasında yukarı doğru kendimizi iteriz. Aşağı doğru eğildiğimizde vücudumuz edata sıkıştırılmış bir yay gibi olur ve bu enerji ile kendimizi yukarı doğru iteriz. Bir başka örnek olarakta deprem olayı düşünülebilir. Bir bölgede deprem olduğunda konuyla ilgili açıklama yapan uzmanlar, fay hatlarındaki sıkışmanın oluşturduğu enerjinin daha sonra deprem dalgalarına dönüştüğünü söylerler.
Yani, sıkıştırılan bir takım ortamlarda enerji depo edilmektedir. Günlük hayatımızda bunu çoğunlukla lastik ve yay gibi esnek maddelerde görmekteyiz.
Fizik dersinde ise yaylarda depo edilen ve adına “esneklik potansiyel enerjisi“ diyeceğimiz enerji çeşidini inceleyeceğiz.
Esneklik Potansiyel Enerjisi
Yay gibi esnek maddelerde, sıkışma yada uzama gibi şekil değişikliği sonucu depo edilen enerjiye “esneklik potansiyel enerjisi” denir.
Yay Kuvveti ve Hooke Yasası
Bir yayı sıkıştırmak yada uzatmak istediğimizde, bizim uyguladığımız kuvvete zıt yönde bir kuvvet hissederiz. Yayların şekil değişikliğine direnç göstererek uyguladıkları bu kuvvete yay kuvveti yada geri çağırıcı kuvvet adı verilir.
Denge Konumu ve Uzanım
Yay üzerinde şekil değişikliğine sebep olabilecek herhangi kuvvet olmaması durumun yayın denge konumu denir.
Bir yayın uygulanan dış kuvvete gösterdiği yay kuvveti Hooke Yasası ile bulunur. Buna göre, yay kuvveti uzanım ile yayın sertlik miktarını gösteren yay sabitinin çarpımına eşittir.
Kuvvet birimi N ve uzanım birimi m alındığında yay sabitinin birimi N/m elde edilir.
Yayların Bağlanması
Daha sert (büyük k sabiti olan) yada daha yumuşak (küçük k sabiti olan) bir yay istediğimizde birden fazla yayı iki farklı şekilde bağlayarak bunu başarabiliriz.
Yaylarda Esneklik Potansiyel Enerjisi
Yaylar sıkıştırılırken yada uzatılırken uygulanan kuvvet tarafından bir iş yapılır ve bu iş kadar yayda enerji depolanır.
Yayda depo edilen esneklik potansiyel enerjisi;
Sürtünmesiz Ortamlarda Mekanik Enerji Korunumu
Sürtünmenin önemsenmediği ortamlarda, bir cismin yada sistemin kinetik ve potansiyel enerjilerinin toplamı sabittir. Yani mekanik enerjisi sabittir.
Cisimlerin sahip olduğu enerji türleri değişebilir, ancak toplam miktar değişmez.
Şimdi bu enerji dönüşümlerini ve korunumlarını değişik örnekler üzerinde inceleyelim.
– Serbest düşme yapan cisim;
K seviyesinde sadece yerçekim potansiyel enerjisi vardır.
Emekanik = Epotansiyel = mgh
L seviyesinde kinetik + potansiyel enerjisi vardır.
M seviyesinde sadece kinetik enerjisi vardır;
Yaylı bir sistem tarafından fırlatılan cisim;
X kadar sıkıştırılmış yayın önüne konmuş m kütlesinin eğik düzlemde yüksekliğini inceleyelim;
Başlangıçta esneklik potansiyel enerjisi vardır.
Sürtünmeli Ortamlarda Enerji Korunumu
Sürtünmeli ortamlarda mekanik enerji korunmaz. Sürtünmeden dolayı mekanik enerjinin bir kısmı ısıya dönüşmektedir. Isıya dönüşen bu kısım sürtünme kuvvetinin yaptığı işe eşittir.
ÇÖZÜMLÜ ÖRNEK SORULAR:
