İş ve Enerji
Son güncelleme: 13.08.2013 19:25
-
İş kuvvet vektörü ile konum vektörünün skaler çarpımına eşittir ve de skaler bır niceliktir. (W=f.x)
(sabit bir kuvvetin yapmış olduğu iş kuvvetin yer değiştirme doğrultusundaki bileşeni ile yer değiştirmenin büyüklüğünün çarpımına eşittir.)
Boyut analizi yaptığımızda ışın biriminin newton.metre olduğunu görüyoruz. SI birim siteminde bu joule olarak adlandırılıyor.
Cisme etkiyen kuvvetin hareket doğrultusunda olan bileşeni iş yapmaktadır.
Birim zamanda yapılan işe (iş yapma hızı) güç denmektedir. İş/zaman bağıntısıyla güç bulunabilir. (P=W/t)
Barajdaki suyun, masa üzerindeki bir kitabın, gerilmiş bir yayın, hareket halindeki bir cismin enerjisi vardır. Enerji iş yapabilme yeteneğidir.
Enerjisi olan sistemler iş yapabilme yetisine sahiptirler.
ENERJİ KAYNAKLARI
Birincil enerji kaynakları çekirdek kaynaşması, çekirdek bölünmesi, radyoaktiflik ve yer ile ay'ın devinimidir. Tüm enerji biçimlerinin kökenleri bunlardır.
Güneş'teki enerji, hidrojeni ve öteki hafif elementleri daha ağır elementlerle kaynaştıran termonükleer tepkimelerle açığa çıkar. Yer'i aydınlatan, yer'e ve uzaya tükenmez bir enerji sağlayan ışınım enerjisinin kaynağı budur. Yer atmosferindeki rüzgarlar güneş enerjisinin ısıl etkileri sonucunda oluşur. Hatta akarsuların taşıdığı enerji de, Güneş ışınımının dolaylı bir sonucudur. Öte yandan bölünebilir çekirdek yakıtlar da önemli bir strateji kaynağıdır. Örneğin bir uranyum atomunun çekirdeğinin bölünmesi sonucunda açığa çıkan enerji, bir benzin molekülünün yakılmasıyla elde edilen enerjinin milyonlarca katı kadardır.
Başta ağır elementlerinki olmak üzere çoğu radyoaktif izotop kararsızdır ve bozunum sürecinde enerji salar. Bu tür bir enerji salımı doğada toryum ve uranyum elementlerinin etkinliği sonucunda gelişir; öte yandan aynı olgu, çekirdek kaynaşması ve öteki nükleer yöntemlerle yapay olarak elde edilebilir. Bu nedenle, bozunma hızı ve enerji üretimi özellikleri değişik çok sayıda doğal ya da yapay radyoaktif izotop vardır. Doğal radyoaktif izotoplar yerin çok küçük bir bölümünü oluşturur ama açığa çıkarttıkları enerji yerin iç bölümünün yüksek sıcaklığını koruyacak yeterliktedir. Yerdeki jeotermal buhar kuyularından elde edilen enerjinin kaynağı bu radyoaktif etkinliktir.
Birincil kaynaklardan sürekli olarak yeniden yaratılan enerjiye, yenilenebilir enerji denir. Bunlar,Güneş enerjisi, rüzgarların ve akarsuların içerdiği enerji, jeotermal enerji, gelgit enerjisi, ağaçlardan ve öteki bitkilerden sağlanan yakıtlar ile denizlerdeki ısıl gradyanların içerdiği olanaklı enerji kaynaklarıdır. Bu yenilenebilir kaynakların içerdiği toplam enerji miktarı, dünya enerji gereksiniminin çok üstünde olmasına karşın, bunun ancak çok küçük bir bölümü uygun maliyetlerle elde edilebilmektedir. Bu nedenle de bu kaynaklar, dünya enerji talebinin ancak küçük bir kesimini karşılayabilmektedir.
Enerjinin ısı, elektrik, nükleer olmak üzere bir çok çeşidi vardır. Burada mekanik enerji üzerinde duralım.
Mekanik enerji kinetik ve potansiyel enerji olmak üzere iki çeşittir.
1. Kinetik Enerji
Cismin hareketinden dolayı sahip olduğu enerjiye denir. Enerjiyi iş yapabilme yeteneği olarak tanımlamıştık. İş bağıntısından yola çıkarsak;
W=F.x ve F=m.a olduğuna göre;
W=m.a.x ifadesinde a=(v2-v1)/t x=(v1+v2).t/2 bağıntıları yerine konulursa W=(1/2).m.v22-(1/2).m.v12 ifadesi elde edilir.
Buradaki (1/2).m.v2 bağıntısı kinetik enerji bağıntısıdır. Birimi joule dür.
W=ΔK olarak ifade edilir (iş enerji prensibi). Buradan yapılan işin kinetik enerji değişimine eşit olduğunu görürüz.
2. Potansiyel Enerji
Potansiyel enerjiyi her an iş yapabilecek (iş yapabilme potansiyeline sahip) sistemlerde depolanan enerji olarak tarif edebiliriz. Burada potansiyel enerjinin iki çeşidinden bahsedeceğiz.
Yükseklik Potansiyel Enerjisi: Cismin konumundan dolayı sahip olduğu enerji olarak tanımlanır.
W=F.Δx
W=m.g.(h2-h1) h1>h2
W= -m.g. Δh W= -ΔU
Yükseklik potansiyel enerjisi bağıl bir kavramadır. Cismin belli bir noktaya göre potansiyel enerjisi düşünülür. Koordinat sistemine göre değişir.
Esneklik Potansiyel Enerjisi: Esnek cisimlerin gergin veya sıkışık konumda iken depoladıkları enerjidir. Bir yayın x kadar sıkıştırıldığını düşünelim. Bu durumda yayda depolanan enerji W=1/2 k.x2 dir.
Mekanik Enerjinin Korunumu
Dış kuvvetler etkisi ile mekanik enerji kaybının olmadığı sitemlerde mekanik enerji toplamı sabittir. Cismin kinetik enerjisindeki artma potansiyel enerjisindeki azalmaya veya tam tersi potansiyel enerjisindeki artma kinetik enerjisindeki azalmaya eşittir.
Toplam enerji değişimi = Kinetik enerji değişimi + Potansiyel enerji değişimi = 0
ΔK+ΔU=0
-
Kinetik enerji, bir cismin hareketinden dolayı sahip olduğu enerjidir. Cismin hareketine göre iki çeşit kinetik enerji vardır.
[h=2]Öteleme kinetik enerjisi[değiştir]Doğrusal bir yolda giden cismin kinetik enerjisidir.
olarak ifade edilir.
m: kütle (kilogram)
v: hız (m/s)
E: enerji (joule)
Formülün türetilişi[değiştir]Sabit bir F kuvveti altında, doğrusal bir yolda x kadar yol alan bir cisim düşünelim. x yolunun sonunda cismin sahip olduğu enerji, F kuvvetinin yaptığı işe eşittir. Yani
Newton'un ikinci kanununa göre bir cisme etkiyen net kuvvet, ona kütlesiyle ters orantılı ivme kazandırır. Yani
Kinematik denklemlerine göre
x'i çekersek
İkinci denklemdeki Fyi ve, üçüncü denklemdeki x terimini birinci denkleme koyarsak
[h=2]Dönme kinetik enerjisi[değiştir]Kütle merkezinden geçen bir doğru etrafında dönen cisimlerin sahip olduğu kinetik enerjidir.
ile ifade edilir.
: Açısal hız (radyan/sn)
, eylemsizlik momenti
Formülün türetilişi[değiştir] açısal hızıyla dönen bir cismi parçalara ayırırsak, tüm parçaların toplam enerjisi bize cismin kinetik enerjisini verir. Yani
Düzgün dairesel hareket yapan cisimlerde aşağıdaki eşitlik vardır:
yerine yazarsak paranteze alalım
İşte bu ifadenin parantez içindeki kısmına eylemsizlik momenti denir ve ile gösterilir. Cismin şekline bağlıdır.
[h=2]Yüksek hızlarda kinetik enerji[değiştir]Newton mekaniği'nin yasaları, sadece ışık hızına kıyasla küçük hızlarda hareket eden parçacıkların hareketlerini tanımlamada geçerlidir. Parçacık hızları c ile karşılaştırılabilir olduğunda, Newton mekaniğindeki denklemler, yerini görelilik teorisinin öngördüğü daha genel denklemlere bırakır. Görelilik teorisine göre, çok büyük hızıyla hareket eden kütleli bir parçacığın kinetik enerjisi:
ile verilir.Bu ifadeye göre c den daha büyük hızlar yoktur. Çünkü v c ye yaklaşırken E sonsuza gider.
-
Kinetik Enerji Nedir?
Hareketli cisimler iş yapabilme yeteneğine sahiptirler yani bu cisimlerin enerjileri vardır. Bu hareketinden dolayı cisimlerin sahip oldukları enerjiye kinetik enerjidenir. 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.
Potansiyel enerji, cisimlerin bulundukları fiziksel durumlardan ötürü depolandığı kabul edilen enerjidir. Örneğin yükseğe kaldırılan bir cisim barajlarda biriken su sıkıştırılan veya gerilen yay potansiyel enerji depolar potansiyel enerji yerden yüksekliğe veya cisimdeki değişikliğe bağlıdır. Ep ile gösterilir. Cisimlerin bulundukları durumlardan dolayı sahip oldukları enerjidir Çekim Potansiyel ve Esneklik Potansiyel olarak ikiye ayrılır
çekimlli pottansiyl enrjii
iki işçi yedikleri gıdalardn sağladıkları enerji sayesinde piyanoyu kaldırabilidirlr.yukarı kaldırıldığında piyanoda bir çeşit enerji depolamış olur.depolanan bu enerjiye çekimli potansiyel enerji denir...
Kaynak: http://www.msxlabs.org/forum/soru-cevap/210518-kinetik-enerji-nedir.html#ixzz2bs45RgdG
- İş ve Enerji Konusuna Benzer Konular
- Enerji ve Türleri 22.03.2009
- Baharı enerjiyle karşılayın.... 13.04.2005
- Dondurma yiyin, kendinizi mutlu ve enerjik hissedin 14.04.2005
- NASA kara enerjinin sırrını çözecek 04.06.2005
- Kadınlardan Pratik Yollarla Enerji Tasarrufu 12.11.2008