Günlük deneyimimizde enerji kelimesini her zaman hareketle ilgili bir şey olarak anlıyor ve kullanıyoruz. Örneğin bir arabanın çalışması için yakıta ihtiyacı vardır, insanın çalışması ve günlük işlerini yapabilmesi için yemek yemesi gerekir. Burada hem yakıtı hem de yiyeceği enerjiyle ilişkilendiriyoruz. Bundan sonra daha kesin bir enerji tanımına doğru ilerleyeceğiz.
Bir arabanın, bir kişinin veya herhangi bir nesnenin hareketinin enerjisi vardır, hareketle ilgili bu enerjiye kinetik enerji denir. Kinetik enerjiye sahip hareketli bir cisim, başka bir cisim veya cisimle temasa geçerek ve ona enerji aktararak iş yapabilir.
Bununla birlikte, duran bir nesnenin de enerjisi olabilir, bu da sadece enerji kavramını hareketle ilişkilendirmeyi yetersiz kılar. Örneğin yerden belirli bir yükseklikte duran bir cismin enerjisi vardır. Bu nesne terk edildiğinde bir hareket başlatır ve zamanla hızı artar, bu gerçekleşir çünkü ağırlık kuvveti bir iş yapar ve onu hareket ettirir, yani enerji kazanır. kinetik. Durmakta olan bir cismin, yere göre yüksekliğine göre değişen, yerçekimi potansiyel enerjisi adı verilen bir enerjisi olduğu söylenir.
Başka bir enerji biçimi, sıkıştırılmış veya gerilmiş bir yayda bulunan elastik potansiyel enerjidir. Bir yayı sıkıştırdığımızda veya gerdiğimizde, deformasyonu elde etmek için bir çalışma yaparız ve sonrasında bunu gözlemleyebiliriz. serbest bırakıldığında, yay hareket - kinetik enerji - kazanır ve gerilmediği veya gerilmediği ilk konumuna geri döner. sıkıştırılmış.
Yani, daha spesifik olarak, kinetik enerjinin, gerçekleştirme enerjisi veya yeteneği olduğunu söyleyebiliriz. hareketten kaynaklanan iş ve bu potansiyel enerji, hareket nedeniyle iş yapabilme enerjisi veya yeteneğidir. durum.
Mekanikte, potansiyel enerjinin iki biçimi vardır: biri ağırlık işiyle ilişkili, buna enerji denir. yerçekimi potansiyeli ve potansiyel enerji olan elastik kuvvetin çalışmasıyla ilgili bir diğeri elastik. Şimdi bu iki potansiyel enerji formunu daha detaylı inceleyelim.
1. Yerçekimi Potansiyel Enerjisi
Vücudun bulunduğu pozisyonla ilişkili enerjidir. Şekil 1'e bakın ve başlangıçta b noktasında duran m kütleli cismi düşünün. Gövde, a zemine göre h yüksekliğindedir. Dinlenmeden bırakıldığında kütlesinden dolayı ağırlık kuvveti cisme iş yapar ve kinetik enerji kazanır, yani hareket etmeye başlar.
Kürenin ağırlığının yaptığı iş, yerçekimi potansiyel enerjisini ölçmemizi sağlar, öyleyse işi hesaplayalım.
a noktası referans noktası olarak kabul edildiğinde, b'den a'ya olan yer değiştirme h ile verilir, kuvvet ağırlık modülü P = m.g ve o ile verilir. kuvvet ağırlığının uygulama yönü ile α = 0º yer değiştirmesi arasındaki açı, her ikisi de aynı yönde olduğundan, sadece tanımını uygulayınız. iş (τ):
Şimdi durma... Reklamdan sonra devamı var ;)
τ=F.d.cosα
F kuvvet ağırlığı P=mg'ye eşitse, yer değiştirme d = h ve α = 0º (cos 0º = 1), denklem 1'de ikame edilirse, şunları elde ederiz:
τ=F.d.cosα
τ=m.g.h.cos 00
τ=m.g.h
Böylece, bir cismin konumunu yer ile ilişkilendiren enerji, Yerçekimi Potansiyel Enerjisi şu şekilde hesaplanır:
VEP= mg.g.h
Denklem 2: Yerçekimi Potansiyel Enerjisi
Ne üzerine:
Ep: yerçekimi potansiyel enerjisi;
g: yerçekimi ivmesi;
m: vücut kütlesi.
2. Elastik potansiyel enerji
Elastik sabiti k olan bir yaya bağlı m kütleli bir cismin olduğu şekil 2'deki yay-kütle sistemini düşünün. Yayı deforme etmek için bir iş yapmalıyız, çünkü onu itmek veya germek zorundayız. Bunu yaptığımızda yay esneklik potansiyel enerjisi kazanır ve serbest bırakıldığında deformasyonun olmadığı ilk konumuna geri döner.
Elastik potansiyel enerjisinin matematiksel ifadesini elde etmek için, yerçekimi potansiyel enerjisi için yaptığımız gibi ilerlememiz gerekir. Daha sonra, bir kütle-yay sisteminde depolanan elastik potansiyel enerjisinin, elastik kuvvetin bloğa yaptığı iş ile ifadesini elde edeceğiz.
Kütle-yay sistemi A noktasındayken yayda herhangi bir deformasyon olmaz, yani ne gerilir ne de sıkıştırılır. Böylece, onu B'ye uzattığımızda, elastik kuvvet adı verilen ve terk edildiğinde ilk konumu olan A'ya geri dönmesine neden olan bir kuvvet ortaya çıkar. Yayın bloğa uyguladığı elastik kuvvetin modülü, Hooke Yasası ile verilir:
Fel = k.x
Fel'in elastik kuvveti gösterdiği yerde, k, yayın elastik sabitidir ve x, yayın büzülme veya uzama değeridir.
Bir d = x yer değiştirmesi için elastik kuvvetin işi şu şekilde verilir:
Böylece, elastik kuvvetin işi ile ilişkili enerji, Elastik Potansiyel Enerji de şu şekilde verilir:
Ne üzerine:
Yılan balığı: elastik potansiyel enerji;
k: yay sabiti;
x: yay deformasyonu.
m kütleli kürenin gerildiğinde veya gerildiğinde zemine ve yay-kütle sistemine göre askıda kaldığı görülmektedir. sıkıştırılmış olmaları nedeniyle enerji depoladıkları için iş yapabilme yeteneğine sahiptirler. durum. Konum nedeniyle depolanan bu enerjiye Potansiyel Enerji denir.
Nathan Augusto tarafından
Fizik Mezunu
