7.Sınıf 3.Ünite Kuvvet ve Enerji
KAZANIMLAR
7.3.2 Kuvvet, İş ve Enerji İlişkisi
Önerilen Süre: 4 ders saati
Konu/Kavramlar: Fiziksel iş, kinetik enerji, potansiyel enerji, çekim potansiyel enerjisi, esneklik potansiyel enerjisi
18.104.22.168. Fiziksel anlamda yapılan işin, uygulanan kuvvet ve alınan yolla ilişkili olduğunu açıklar.
F.22.214.171.124. Enerjiyi iş kavramı ile ilişkilendirerek, kinetik ve potansiyel enerji olarak sınıflandırır.
2. BÖLÜM KUVVET, İŞ VE ENERJİ İLİŞKİSİ
2.1 Kuvvet ve İş
Kuvvet Nedir?
Duran bir cismi hareket ettiren, hareket halindeki bir cismin süratini arttırabilen, yavaşlatabilen ya da durdurabilen, cismin şeklini ve hareket yönünü değiştirebilen etkiye kuvvet denir.
Kuvvet, cisimlere uygulanan itme ve çekme olarak da tanımlanabilir.
İş Nedir?
İş teriminin günlük hayatta kullanılan anlamı ile fiziksel anlamı birbirinden farklıdır. Günlük hayatta iş yaptığımızı düşündüğünüz durumlarda fiziksel olarak bir iş yapmış olmuyoruz.
Bir cisim uygulanan kuvvet yönde hareket ettirebiliyorsa iş yapılmış demektir.
1.Cisme kuvvet uygulanmalıdır.
Arabaya kuvvet uygulanıyor. Araba uygulan kuvvet yönünde hareket ederse iş yapılmış olur.
2.Kuvvet cisme yol aldırmalıdır.
Kuvvet uygulayarak bir arabayı itsek, fakat hareket ettiremezsek iş yapmış olmayız.
3.Cismin hareket yönü ile uygulanan kuvvet aynı yönde olmalıdır.
Sırtımıza aldığımız çantayı ileri götürürken iş yapmayız.
Kuvvetin yönü yukarı, cismin hareket yönü ise ileridir.
4. Cismin hareket yönüne yakın açı ile uygulanan kuvvet cismi hareket ettiriyorsa iş yapmış olur.
|İş Yapılan Durumlar|
|Ok fırlatırken iş yapılır.|
El arabası ile yük taşırken iş yapılır.
Dağa tırmanırken iş yapılır
Merdiven çıkarken iş yapılır.
Havaya zıplarken iş yapılır.
Yazı yazarken iş yapılır.
Kapıyı açarken iş yapılır.
Halteri yukarıya kaldırırken iş yapılır.
Kitapları üst raflara yerleştirirken iş yapılır.
Bisiklet ile yokuş yukarı çıkarken iş yapılır.
Yağmur damlaları yere düşerken iş yapılır. (Yer çekimi iş yapar.)
İnşaat malzemesini üst katlara taşıyan işçiler iş yapar.
Topa ayakla vuran çocuk iş yapar. (Top kuvvet ile hareket etmiştir.)
Sıraya uygulanan kuvvet onu sürüklerse iş yapılır. (Sürtünme kuvvetine karşı iş yapılır.)
Çantayı elimizle yukarı kaldırırken iş yapılır.
Dalda duran elma aşağı düşerken iş yapılır. (Yer çekimi iş yapar)
|İş Yapılmayan Durumlar|
|Sabit süratle düz yolda giden araç iş yapmaz. (Dengelenmiş kuvvet vardır. Net kuvvet sıfır olduğu için iş yapmaz.)|
Halteri kaldırdıktan sonra yukarıda tutan halterci iş yapmaz. (Cisim hareket etmediği için iş yapılmaz.)
Kitap okuyan öğrenci fiziksel olarak iş yapmaz. (Kitap hareket etmediği için iş yapılmaz.)
Dünya’mızın Güneş etrafındaki hareketi iş yapmaz. (Dünya üzerindeki net kuvvet sıfır olduğu için iş yapmaz.)
Büyük bir yükü yerden kaldıramayan kişi iş yapmaz. (Cisim yol almamıştır.)
Elindeki çantayı sallamadan düz yolda taşıyan kişi iş yapmaz.(Kuvvet yukarı hareket yönü ise yataydır.)
Asansörün içerisinde yukarı çıkan kişi iş yapmaz. (Asansör iş yapar.)
İşin Formülü nedir?
|İş =||Kuvvet .||Yol|
|W =||F||X|
|İş||Kuvvet||Alınan yol|
|Joule (J)||Newton (N)||metre (m)|
Bir cisim 1N’lik kuvvetle 1metre yol aldığında 1 Joule’lük iş yapar.
2.2 Enerji ve Enerji Çeşitleri
B- Enerji Nedir?
Bir işin yapılabilmesi için enerjiye ihtiyaç vardır. Bu nedenle iş yapabilme yeteneğine enerji denir.
Enerjinin birimi de tıpkı işte olduğu gibi Joule(J)’dür. İş yaptıkça enerji harcarız. Enerji harcadıkça da iş yaparız.
Enerjinin çeşitleri vardır. Şimdi bunları inceleyelim.
Kinetik enerji, potansiyel enerji, elektrik enerjisi, ısı enerjisi, rüzgar enerjisi, kimyasal enerji, ses enerjisi gibi çok çeşitli enerji türü vardır. Kinetik ve potansiyel enerjilerini inceleyelim.
Kinetik Enerjisi (Hareket Enerjisi)
Cismin hareketinden dolayı sahip olduğu enerjiye kinetik enerji denir. Koşan bir atın, hareket eden bir geminin, süratli bir otobüsün , uçan bir kuşun ya da dalından düşen bir elmanın kinetik enerjisi vardır.
Kinetik enerji kütle ve süratle doğru orantılıdır.
Aynı süratteki otomobil ve kamyondan, kamyonun kinetik enerjisi daha fazladır. Kamyonun kütlesi daha fazla olduğu için.
Bir aracın sürati arttıkça kinetik enerjisi de artar. B aracı A aracından 30km/h daha hızlı olduğu için kinetik enerjisi daha fazladır.
Potansiyel Enerjisi
Cisimlerin konumlarından dolayı sahip oldukları enerjiye potansiyel enerji denir. Cisimler serbest kaldıklarında cisimlerin sahip oldukları potansiyel enerji kinetik enerjiye dönüşür ve bu da cisimleri hareket ettirir. Potansiyel enerji iki çeşittir.
1.Çekim potansiyel enerjisi
Cismin konumundan (Bulunduğu yerden) dolayı sahip oldukları enerjidir. Cismin ağırlığına ve yerden yüksekliğine bağlıdır.
Cisimler yerden yüksekliği arttıkça çekim potansiyel enerjileri de artar. 1.Top daha yüksekte olduğu için 2. topa göre potansiyel enerjisi daha fazladır.
Aynı yükseklikteki cisimlerden kütlesi fazla olanın potansiyel enerjisi daha fazladır. Futbol topu beyzbol topundan daha ağır olduğu için potansiyel enerjisi de fazladır.
2.Esneklik potansiyel enerjisi
Esnek Cisim
Kuvvetin etkisi ile şekil değiştirip kuvvetin etkisi ortadan kalkınca tekrar eski hâlini alan cisimlere esnek cisimler denir. Yay, lastik ve şişirilmiş balon esnek cisimlere örnek. Esnek cisimlerin enerji depolama özelliği vardır.
Esnek cisimlerin sıkışık ya da gerginken sahip olduğu enerjiye esneklik potansiyel enerjisi denir. Esneklik potansiyel enerjisi sıkıştırılan ya da gerilen cisimlerde depolanmış olarak bulunur. Kurmalı saatlerde ve müzik kutularında esneklik potansiyel enerjisinden faydalanılır.
Serbest haldeki yaya kuvvet kuvvet uygulandığında yay sıkışmadan dolayı esneklik potansiyel enerjisine sahip olur. Yay serbest bırakılınca eski halini aldığında esneklik potansiyel enerjisi de son bulur.
Esneklik potansiyel enerjisi; esnek cismin cinsine (yapıldığı maddeye) bağlıdır. Farklı maddelerden yapılmış yaylar aynı oranda sıkıştırıldığı zaman farklı potansiyel enerjiye sahiptir.
Esneklik potansiyel enerjisi; Esnek cismin sıkışma ve gerilme miktarına bağlıdır. Esnek cisimler ne kadar çok sıkıştırılırsa veya ne kadar çok gerilirse o kadar çok enerjiye sahip olur.