MEKANİK ENERJİ
Bir cismin ya da sistemin potansiyel ve kinetik enerjilerinin toplamına mekanik enerji denir.
Mekanik enerji = Potansiyel enerji + Kinetik enerji
ME = PE + KE
Kinetik Enerji
İş-enerji ilişkisinden yararlanarak kinetik enerjinin formülüne ulaşabiliriz.
Yatay ve sürtünmesiz bir zeminde K noktasında duran, m kütleli bir takoza t saniye, sabit kuvveti şekildeki gibi uygulandığında takoz kadar yer değiştirir ve hızı L noktasına geldiğinde olur.
F kuvveti takoz üzerinde fiziksel anlamda iş yaptığında F kuvvetini uygulayan sistemin kaybettiği enerji takoza kinetik enerji olarak aktarılır.
Kütlesi m, hızı v olan bir cismin kinetik enerjisi EK ise
formülü ile hesaplanır.
Kütle Çekim Potansiyel Enerjisi
İş-enerji ilişkisinden yararlanarak kütle çekim potansiyel enerjisinin formülüne ulaşabiliriz.
Hava direncinin ihmal edildiği bir ortamda yerden y kadar yüksekteki K noktasında bulunan bir takoz, sabit kuvvetinin etkisiyle h kadar yüksekteki L noktasına sabit hızla getirilirse,
v = sabit, Fnet = 0 => F = G olmalı
WF = F. = G.h = m.g.h olur.
F kuvveti yerçekimine karşı iş yapar. F kuvvetini uygulayan sistemin kaybettiği enerji, takoza potansiyel enerjisi olarak aktarılır.
Çekim alan şiddetinin g olduğu bir yerde, m kütleli bir cismin yerden h kadar yükseklikte sahip olduğu potansiyel enerjisi Ep ise
Ep = m.g.h formülü ile hesaplanır.
Esneklik Potansiyel Enerjisi
İş-enerji ilişkisinden yararlanarak esneklik potansiyel enerjisinin formülüne ulaşabiliriz.
Denge konumundaki bir yaya kuvveti uygulayarak yayın x kadar uzamasını sağladığımızda kuvvetinin yaptığı iş kadar yayda esneklik potansiyel enerjisi depolanır.
Fyay – x grafiğinin eğimi yay sabitini verir. Yay sabitinin SI birim sisteminde sembolü k ve birimi newton/metre (N/m) dir.
Yay sabiti 50 N/m olan bir yayı 1 m uzatmak ya da sıkıştırmak için 50 N kuvvet gerekir.
Örnek Soru:
Hava direncinin ihmal edildiği bir ortamdan ağırlığı 20 N olan bir takoz, F = 20 N’luk kuvvetin etkisi ile K noktasının 20 m yukarısındaki L noktasına geliyorsa aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?
A) Takozun kinetik enerjisi 400 J artar.
B) Takozun kütle çekim potansiyel enerjisi 400 j artar.
C) Yer çekiminin takoz üzerinde yaptığı iş 400 j dür.
D) Yer çekimine karşı yapılan iş 400 j dür.
E) Net kuvvetin takoz üzerinde yaptığı iş sıfırdır.