Mekanik Enerji Nedir? 9. Sınıf
Sürtünmesiz ortamda belli bir yükseklikten bırakılan esnek top durmaksızın bırakıldığı yükseklikle yer arasında zıplamaya devam ederken sürtünmeli bir ortamda aynı esnek top giderek azalan yükselmeler sonunda durur. Sürtünmesiz ortamda esnek topun durmaksızın hareketi mekanik enerjisinin değişmemesinden kaynaklanır. Mekanik enerji kinetik ve potansiyel enerjinin toplamına denir.
Em = Ek+Ep
Öteleme Kinetik Enerjisi, Yer Çekimi Potansiyel Enerjisi ve Esneklik Potansiyel Enerjisi
Öteleme Kinetik Enerjisi: Yatay sürtünmesiz düzlemde m kütlesi cisme uygulanan sabit F kuvveti, cismin sabit ivme ile düzgün hızlanmasını sağlar. Bu durumda cisim Vi ilk hızıyla harekete başlayıp Vs son hızına ulaşır. Grafikte de görüldüğü gibi cismin hız-zaman grafiğinin altında kalan alan yer değiştirmeyi verir. İşlemler yapıldığında, iş-enerji teoremine göre net kuvvetin yaptığı iş kinetik enerjideki değişime eşit olacağından kinetik enerji değişimi (ΔEk ) ve iş arasındaki bağlantı şu şekilde kurulur:
Cisim başlangıçta durgunsa vi = 0 olacağından herhangi bir andaki v hızında kinetik enerjisi, ile bulunur.
Yer çekimi Potansiyel Enerjisi: Seçilen referans noktasına göre yüksekliği artan cisimlerin kazandığı enerjiye yer çekimi potansiyel enerjisi denir. Ağırlık kuvvetine karşı yapılan iş cismin kazandığı yer çekimi potansiyel enerjisine eşittir.
Bir cismin sabit hızla, yukarı yönde hareket edebilmesi için, cisme yukarı yönde ağırlığına eşit büyüklükte F kuvveti uygulanması gerekir. Bu cisim için kuvvetlerin yaptığı işler grafikte gösterilmiştir.
W= ΔE eşitliği bu durum için düzenlenirse: W=F · h=m · g elde edilir.
Esneklik Potansiyel Enerjisi: Bir ucundan sabitlenen yay kuvvet yardımıyla sıkıştırıldığında ya da uzatıldığında esneklik potansiyel enerjisi kazanır. Denge konumundaki yay F kuvveti uygulanarak sıkıştırıldığında veya uzatıldığında yayda F kuvvetine zıt yönde bir gerilme kuvveti ( Fyay ) oluşur.
Aşağıda ki şekilde verilen denge durumundaki yaya uygulanan kuvvet ile yayın boyundaki değişim miktarı (uzanım) arasındaki ilişki şeklinde olup eksi (-) işareti yay kuvveti ile yayın uzama yönünün zıt olduğunu gösterir. Burada k yayın esneklik sabitini (yay sabiti) ifade eder. Birimi N/m’dir (kg/s2 ).
A, B, C esnek yaylarına uygulanan kuvvet ile yayların uzunluğundaki değişim oranlandığında o yayın esneklik sabiti bulunur. Belli bir değerden sonra cisim esnekliğini kaybedeceğinden grafiğin eğimi sabit kalmaz.
İşin büyüklüğü, kuvvet uzanım grafiği ile yatay eksen arasındaki alan kadar olduğundan, bir yayın boyunda x kadar değişime neden olan F kuvveti, üçgen şeklindeki alanın büyüklüğü kadar iş yapmış olur.