Potansiyel Enerji

Cisimlerin konumlarından dolayı sahip olduğu enerjidir. Yer çekimi potansiyel enerjisi ve esneklik potansiyel enerjisi olarak ikiye ayrılır. Yüksekte duran bir kaya parçası, barajlarda biriken su, dalında duran bir elma potansiyel enerjiye sahiptir. Buradan anlaşıldığı gibi yerden yüksekte duran bir cismin yer çekiminden dolayı potansiyel enerjisi vardır. Esneklik potansiyel enerjisi ise esnek cisimlerde depolanan potansiyel enerjidir. Uzatılan ya da sıkıştırılan bir yayda, uzayan bir lastikte esneklik potansiyel enerjisi bulunmaktadır.

Ağırlık merkezinin yerden yüksekliği h olan m kütleli bir cismin yere göre yer çekimi potansiyel enerjisi,
E_p = m.g.h bağıntısından bulunur.

Kütlenin birimi kg, yüksekliğin birimi m, yerçekimi ivmesinin birimi m/s2 alındığında potansiyel enerjinin birimi joule çıkar

Esneklik Potansiyel Enerjisi

Sıkışmış bir yayın önüne bırakılan bir cismi serbest bıraktığımızda cismin fırladığı görülür. Bu olay yayda bir potansiyel enerjinin var olduğunu ispatlar. Serbest bırakılan cisme yay tarafından bir kuvvet uygulanmış cisim yaydan ayrılana kadar bu kuvvet iş yapmıştır. Kuvvetin yaptığı iş cismin fırlamasına sebep olmuştur.

Trambolin, yay ve sapanların kullanımında esneklik potansiyel enerjisinden faydalanılır. Esnek trambolinde depo edilen enerji insanlara aktarılır. Bu enerji sayesinde insanlar yükseğe sıçrayabilir.

Yay sabiti k olan yay x kadar çekildiğinde ya da sıkıştırıldığında, yayda enerji depo edilir. Bu enerji, yay potansiyel enerjisidir ve

Yayların bağlanış şekilleri

1. Seri Bağlama

2. Paralel Bağlama

Şekildeki gibi esnek bir yaya etkiyen F kuvveti, yayın x kadar uzamasına neden olur. Yaylara ait bir k yay sabiti bulunmaktadır. Bu sabit, yayın yapıldığı maddenin cinsine ve yayın uzunluğuna bağlıdır.

Kuvvet-uzama grafiğinin altında kalan alan işi verdiğinden dolayı yayda depolanan esneklik potansiyel enerjisi hesaplanabilir.

Sonraki konu Yer çekimi Potansiyel Enerjisi

Potansiyel Enerji Konu anlatımı videoları

Çözümlü Örnek Test Soruları

1. Soru:
Bir yay 10 cm sıkıştırıldığında depolanan esneklik potansiyel enerjisi 20 joule oluyor. Aynı yay 20 cm sıkıştırılırsa depolanan enerji kaç joule olur?

a) 40
b) 60
c) 80
d) 100

Çözüm:
Esneklik potansiyel enerjisi (Eₚ) = ½kx²
x 2 katına çıkarsa, Eₚ 4 katına çıkar (enerji uzaklığın karesiyle orantılı).
20 J × 4 = 80 J
Cevap: c) 80

---

2. Soru:
Esneklik potansiyel enerjisi ile ilgili aşağıdakilerden hangisi yanlıştır?

a) Yayın sıkışma miktarı arttıkça artar.
b) Yay sabiti (k) büyük olan yaylarda daha fazladır.
c) Yayın serbest uzunluğuna bağlıdır.
d) Birimi joule’dür.

Çözüm:
Esneklik potansiyel enerjisi yayın serbest uzunluğuna değil, sıkışma/gerilme miktarına (x) ve yay sabitine (k) bağlıdır.
Cevap: c) Yayın serbest uzunluğuna bağlıdır.

---

3. Soru:
Yay sabiti 200 N/m olan bir yay 0,5 m sıkıştırılıyor. Depolanan esneklik potansiyel enerjisi kaç joule’dür?

a) 25
b) 50
c) 75
d) 100

Çözüm:
Eₚ = ½kx² = ½ × 200 × (0,5)² = 100 × 0,25 = 25 J
Cevap: a) 25

---

4. Soru:
Bir yayın esneklik potansiyel enerjisini artırmak için aşağıdakilerden hangisi tek başına yapılmalıdır?

a) Yayın boyunu uzatmak
b) Yayın kütlesini artırmak
c) Yayı daha fazla sıkıştırmak
d) Yayın kalınlığını azaltmak

Çözüm:
Enerji, yayın sıkışma/gerilme miktarı (x) ile doğrudan ilişkilidir.
Cevap: c) Yayı daha fazla sıkıştırmak

---

5. Soru:
Aşağıdaki durumların hangisinde esneklik potansiyel enerjisi sıfırdır?

a) Yay 10 cm gerilmişken
b) Yay 5 cm sıkıştırılmışken
c) Yay serbest haldeyken
d) Yay tamamen katı hale gelmişken

Çözüm:
Yay denge konumundayken (serbest halde) x=0 olduğu için Eₚ=0 olur.
Cevap: c) Yay serbest haldeyken