Mekanik enerji, 10.sınıf fizik

10.sınıf fizik enerji ünitesi, mekanik enerji, kinetik enerji, yer çekimi ve esneklik potansiyel enerji ders notları

Enerji konu anlatımı, 10.sınıf fizik

Mekanik enerji

Kinetik ve potansiyel enerji toplamına mekanik enerji denir.

Öteleme kinetik enerjisi

Cisimlerin öteleme hızı ve kütlesinden dolayı sahip olduğu enerjiye öteleme kinetik enerjisi denir.

Skaler büyüklüktür, E_k ile gösterilir, birimi Joule dür.

E_k= Öteleme kinetik enerjisi (Joule – j)

m = Cismin kütlesi (kilogram – kg)

v = Cismin hız büyüklüğü (m/s)

Örnek:

4 kg kütleli cisim sürtünmesiz bir düzlemde 10 m/s hızla hareket halinde iken sahip olduğu kinetik enerjisi kaç J dur?

Çözüm:

E_kin = 2.100 = 200 J

Çekim potansiyel enerjisi

Seçilen bir yere göre cisimlerin ağırlığı ve yüksekliğinden dolayı sahip olduğu enerjiye çekim potansiyel enerjisi denir.

Skaler büyüklüktür, E_p ile gösterilir, birimi Joule dür.

Kütle çekim kuvvetinden kaynaklanır.

E_p = Çekim potansiyel enerjisi (Joule)

m = Cismin kütlesi (kilogram – kg)

g = Yerçekimi ivmesi ( 10 m/s²)

h = Cismin yerden yüksekliği (metre – m)

Noktasal olmayan cisimlerde yükseklik (h) kütle merkezinin yerden yüksekliğidir.

Örnek:

Şekildeki 5 kg kütleli cisim yerden 3 metre yükseklikte iken yer göre çekim potansiyel enerjisi kaç Joule dur? (g=10 m/s²)

Çözüm:

E_p= mgh = 5.10.3 = 150 J

Esneklik potansiyel enerjisi

Bir yayın sıkışması veya uzaması sonucu yayda depo edilen enerjiye esneklik potansiyel enerji denir.

E_yay = Esneklik potansiyel enerjisi (Joule – j)

k = Yayın esneklik sabiti (N/m) – Yay sabiti

x = Yayın uzama veya sıkışma miktarı (metre – m)

Yay sıkıştırılır veya uzatılırsa yayda potansiyel enerji depolanır.

Sıkıştırma ve uzatma miktarı potansiyel enerji ile doğru orantılıdır.

Yayın esneklik sabiti k, yayın kalınlığı ve cinsine bağlıdır.

Enerji değişimi

Bir cismin hızı değişiyorsa kinetik enerjisi, yüksekliği değişiyorsa çekim potansiyel enerjisi değişir.

Cismin enerji değişimi son ve ilk enerjisinin farkıyla bulunur. Enerji değişimi ΔE ile gösterilir.

E_son = Cismin son enerji büyüklüğü

E_ilk = Cismin başlangıçtaki ilk enerji büyüklüğü

ΔE = Enerji değişimi

ΔE değeri negatifse enerji azalmaktadır.

ΔE = 0 ise enerji korunmuştur.

Bir cismin enerjisi değişiyorsa cisim üzerinde iş yapılmış olur.

Yapılan iş, enerji değişimine eşittir.

W = Yapılan iş (Joule – j)

ΔE = Potansiyel veya kinetik enerji değişimi.

Sürtünme kuvvetinin yaptığı iş ısı enerjisine dönüşür. ΔE değeri negatif çıkar ve oluşan ısı enerjisine eşittir.

Sürtünmenin yaptığı iş, enerji kaybı Enerjinin korunumu konusunda işlenmiştir.

Örnek:

Sürtünmesiz bir ortamda belirli bir yükseklikten serbest bırakılan 2 kg kütleli cisim yerden 6 m yükseklikte iken hızı 4 m/s dir. Buna göre cismin mekanik enerjisi kaç J dur? (g = 10 m/s²)

Çözüm:

Cisim belirli bir yükseklikte ve hareket halinde bu nedenle cismin mekanik enerjisi hem kinetik hem de potansiyel enerjiye sahiptir.

E_mek = E_kin + E_pot

E_mek = 16 + 120

E_mek = 136 J

Örnek:

Sürtünmesiz ortamda ilerleyen 2 kg kütleli K cisminin hızı 5 m/s den 8 m/s ye çıkmıştır. Buna göre cisim üzerinde yapılan iş kaç joule dur ?

Çözüm :

Enerji değişimi işe eşittir.

kullanacağımız kinetik enerji formülü;

İlk kinetik enerjisi; E_ilk = 1/2 mv² = 1/2. 2. 5² = 25 j

Son kinetik enerjisi ; E_son= 1/2 mv² = 1/2.2.8² = 64J

W = ΔE = E_son – E_ilk = 64 -25 =39 J

Mekanik enerjinin korunumu, 10.sınıf fizik