İş - Güç - Enerji (9. Sınıf) Konu Anlatımı Genel Bilgi

İş - Güç - Enerji (9. Sınıf) Konu Anlatımı Genel Bilgi

İŞ



Bir cisme yol aldırmak için kuvvet uygulanır. Bir cismi bir yerden alıp
başka bir yere koyduğumuzda, bir el arabasını sürdüğümüzde, çantayı
taşıdığımızda iş yapmış oluruz. İşin basit bir formülü vardır:




İş = Kuvvet . Yol







SI sisteminde kuvvet birimi Newton, alınan yolun birimi metre
olduğundan işin birimi newton.metre'dir. Bu birime yine SI sisteminde
joule (jul) denir. Yani 1 joule = 1 newton.metre'dir. Bir joule, bir
newtonluk bir kuvvet tarafından, kuvvetin doğrultusuna paralel olarak
bir metrelik bir uzaklık boyunca etkimesiyle yapılan iştir.



İşi ölçmede farklı birimler de kullanılmaktadır. Bunlar ve kaç
jolue denk geldikleri ile ilgili bilgiler aşağıdaki tabloda verilmiştir.
Başka birimlerde ifade edilen bu birimler işlem yapılırken mutlaka
jolule çevrilmelidir.



İş yapılması için sadece kuvvet uygulamak yeterli olmaz. Eğer
cisim kuvvet uygulandığı halde hareket etmiyorsa yani yer değiştirme
yapmıyorsa iş yapılmış olmaz. Örneğin bir kitabı okurken oturduğunuzda
veya yemek yerken oturduğunuzda iş yapmış olmazsınız. Çünkü bu esnada
herhangi bir yer değiştirme yapılmamıştır.





bir F kuvvetinin bir cismi A noktasından B noktasına x kadar yer
değiştirdiğini var sayarsak F'nin x doğrultusundaki bileşenini Fx ile
gösterelim. Bu durumda x yer değiştirmesi süresinde F tarafından yapılan
işi bulmak için



W = Fx . x olacaktır. Bu durumda Fx'i bulmak için



Fx = F . Cosa eşitliğinden yararlanılır. Bu iki
formülden yararlanarak formülümüzü tekrar ele alacak olursak;



W = Fx . Cosa olacaktır.



Örnek: Bir kişi 25 Newton kuvvet uygulayarak bisiklete 1500 metre yol
aldırırsa bu iş kaç joule'dir. Ve 10 Newtonluk bir kuvvetle aynı işin
yapılması için bisikletin ne kadar yol alması gerekir?



İlk olarak yapılan işin miktarı belirlemek gerekmektedir. Bunun için yukarıda verilen formülü kullanarak;



F=25 Newton, x=1500 metre ise



W = F.x , W=25.1500, W=37500 jouledir. İkinci işlemi yapmak için ise;



x= W/F, x= 37500/10, x=3750 metre yol alması gereklidir.



Yukarıda verilen örnekte görüldüğü gibi kuvvet ve yol arttıkça
yapılan işin miktarı da artmaktadır. Yani aralarında doğru bir orantı
vardır.



ENERJİ



Bir cismin iş yapabilme yeteneğine enerji denir. Bir araç, bir
yerden bir yere giderken bir kuvvet harcar ve yol alır ve bir enerji
harcar. Bir silahtan çıkan mermi, önüne çıkan cisimleri tahrip eder veya
deler. Bir insan bir masayı alıp başka yere taşırsa bir enerji
harcamıştır. Yani iş yapabilecek durumda olan her şeyin bir enerjisi
vardır. Bu enerji kullanılmadığı durumlarda potansiyel enerji iken
kullanılma durumunda kinetik enerji halindedir.



İş yapabilmek için mutlaka enerjiye ihtiyaç vardır. Yapılacak
işlem ile enerji işe dönüşecektir. Kuvvet uygulanarak iş yapıldığında
cisim enerji kazanmaktadır. Bu nedenle enerji ile işin birimleri aynıdır
yani jouledir.



Enerjinin farklı türleri vardır. Hareket enerjisi, ısı enerjisi,
ışık enerjisi gibi. Ve enerjiler birbirine dönüşebilmektedir. Bir
lastiği çektiğimizde iş yapmış oluruz. Yapılan iş lastiğin içinde enerji
olarak depolanır. Lastiğe bir cisim tutturup bıraktığımızda cisim
hareket eder. Böylece lastiğin içinde depolanan enerji hareket
enerjisine dönüşür. Ağzını mantar tıpa ile kapattığımız bir cam tüpü
ısıttığımızda, tüpün içindeki havanın ısınarak genleşmesi sonucunda
mantar tıpa tırlar. Burada ısı enerjisi hareket enerjisine dönüşmüştür.



İki cismi birbirine sürttüğümüzde cisimleri hareket ettirmiş
oluruz. Ve cisim bir süre sonra ısınmaya başlar. Burada da hareket
enerjisi ısı enerjisine dönüşmüştür. İnsanlarda besinlerden aldıkları
enerjiyi vücutlarında depolarlar ve bir iş yaptıklarında bu enerjiyi
kullanarak iş yaparlar. Evlerimizi veya iş yerlerimizi ısıtmak için
yakıtlardan faydalanırız. Yakıtlarda var olan kimyasal enerji ısı
enerjisine dönüşür. Isıtma ve aydınlatma için elektrik enerjisini
kullanırız. Elektrik enerjisi lambalar yardımıyla ışık enerjisine, ütü,
ısıtıcı ve klima yardımıyla ise ısı enerjisine dönüşür.



Potansiyel Enerji



Cisimlerin hareket halinde olmadıkları durumlarda sahip
oldukları enerjiye potansiyel enerji denir. Bir cismi yerden daha yüksek
bir noktaya kaldırdığımızda yer çekimine karşı bir iş yapar. Yapılan
bu iş cisimde enerji olarak depolanır ve cismin iş yapabilecek duruma
gelmesine neden olur. Potansiyel enerjinin simgesi Ep ve birimi
jouledir.



Yeryüzünden h yüksekliğine olan m kütlesine sahip olan bir cismin potansiyel enerjisini hesaplamak için;



Ep=m.g.h

Kinetik Enerji



Hareketli cisimler iş yapabilme yeteneğine sahiptirler yani bu
cisimlerin enerjileri vardır. Bu hareketinden dolayı cisimlerin sahip
oldukları enerjiye kinetik enerji denir. Akan su, hareket halindeki
araba, fırlatılan bir taş, yüksekte uçmakta olan bir kuşun kinetik
enerjileri vardır. Duran cisimlerin potansiyel enerjileri, cisimler
hareket haline geçtiklerinde bu enerji kinetik enerjiye dönüşür. Örneğin
duran bir araba potansiyel enerjiye sahiptir. Araç harekete geçtiğinde
potansiyel enerji kinetik enerjiye dönüşür. Araç hızlandıkça kinetik
enerji artacaktır. Kinetik enerjinin simgesi Ek ve birimi jouledir.



Farklı kütlelere sahip olan cisimlerin kinetik enerjileri de
farklıdır. Aynı yol üzerinde hareket eden bir kamyon ile bir otomobilin
kinetik enerjileri farklıdır. Bu nedenle bu iki aracın çarpışmasında
kinetik enerjisi daha az olan otomobilin hasar oranı kamyona göre daha
fazladır. Aynı şekilde daha hızlı hareket eden arabaların çarpışmasında
da hasar daha fazla olmaktadır.



Bir V hızı ile hareket eden m kütleli bir cismin kinetik enerjisi;



Ek=1/2m.V2 olacaktır. m ve V2 her zaman pozitif nicelikler olduğundan kinetik enerji de pozitiftir.



Enerjinin Korunumu



Yerden belirli bir yükseklikte bulunan bir cisim serbest
bırakıldığında yere doğru düşecektir. Bu cisim düşerken hızlanır ve
potansiyel enerjisi azalmaya kinetik enerjisi artmaya başlar. Yani
cismin potansiyel enerjisi kinetik enerjiye dönüşür.



Yerden yukarı doğru fırlatılan bir cisim ilk atıldığında daha hızlı
hareket edecek, yukarı çıktıkça hızı azalacaktır. Burada da ilk başta
kinetik enerji fazla olmasına rağmen bu enerji potansiyel enerjiye
dönüşür. Bu cismin hızı bir noktada durur ve bu esnada potansiyel
enerjisi maksimum noktaya ulaşır. Cisim yerçekiminin etkisi ile tekrar
yeryüzüne doğru hareket eder ve potansiyel enerji kinetik enerjiye
dönüşür.



- Cisim hareket ederken ortamdaki sürtünme önemsiz ise ısı şeklinde
enerji kaybı olmaz. Fakat kinetik enerji artarken potansiyel enerji
azalır, potansiyel enerji artarken kinetik enerji artar. Bu iki
enerjinin toplamı ise sürtünmesiz ortamda hiçbir zaman değişmez.



GÜÇ



Birim zamanda harcanan enerjiye veya üretilen enerjiye güç
denir. Yani iş yapabilme hızının bir ölçüsüdür. Bu enerji üretilirken
veya tüketilirken bir zaman geçer. Fabrikada çalışan bir işçinin yaptığı
iş, zaman geçtikçe artar ve harcadığı enerjide artar. Fakat birim
zamanda yaptığı iş aynıdır. Benzer şekilde bir elektrikli ısıtıcının
harcadığı enerji birim zamanda aynıdır ama zaman geçtikçe harcadığı
toplam enerjisi geçen zamanla artmaktadır.



Güç P ile gösterilir ve birimi Watt'dır. Birim zamanda (t) cismin harcadığı enerji W ise, güç;

SI sisteminde iş= joule, zaman ise saniye ile ifade edilir. Güç birimi
ise joule/saniye olacaktır. Bunun da SI sistemindeki karşılığı Watt'dır.
Watt biriminin kullanılmasının nedeni ise buhar makinesini icat eden
İskoçyalı bilim adamı James Watt'dan dolayıdır.



Watt küçük bir güç birimi olduğunda bunun yerine 1000 katını
ifade eden kilowatt (kw) kullanılmaktadır. Taşıtlarda ise watt yerine
beygir gücü ifadesi kullanılır. 1 BG=736 watt'dır.



Gücü bir örnekle inceleyelim. Recep ve Oktay tavana bağlı olan 10 metre
uzunluğundaki bir halata tırmanmaktadırlar. Recep 75 kg, Oktay ise 62
kg'dır. Recep ipe 15 s'de tırmanırken Oktay 20 s'de tırmanmıştır. Bu
durumda Recep'mi yoksa Oktay'mı daha güçlüdür? (PR, Recep'in gücün Po ise Oktay'ın gücünü ifade etmektedir)



PR= W/t PR= mgh/t PR= (75.9,8.10)/15 PR= 490 watt



Po= W/t Po= mgh/t Po= (62.9,8.10)/10 Po= 607,6 watt



Yapılan işlemlerde de görüldüğü gibi Oktay Recep'ten daha güçlüdür.



Kaynak: İlginizi Çekecek Güzel Haberler Oyunlar ve fazlası