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 E_K 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, F_net = 0 => F = G olmalı

W_F = 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 E_p ise
E_p = 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.
F_yay – 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.