Bir kuvvetin yaptığı işi bulmak için, kuvvetin büyüklüğü ile cismin yaptığı yer değiştirmeyi bilmek

Transkript

1 1. İş Nedir? Bir cisim, bir kuvvet etkisiyle kuvvet doğrultusunda hareket ediyorsa, bu kuvvet cisim üzerinde iş yapmış olur. Günlük yaşantımızdan işe birçok örnek verebiliriz. Bir arabanın itilmesi, bir kovanın kaldırılması, bir elmanın ağaçtan yere düşmesi, bir kitabın çantadan çıkarılıp kitaplığa konması, çekiçle çivi çakılması, bir yayın sıkıştırılması iştir. Bu örneklerin hepsinde bir kuvvet etkisinde cisimlerin hareketi söz konusudur. Bir kuvvetin yaptığı işi bulmak için, kuvvetin büyüklüğü ile cismin yaptığı yer değiştirmeyi bilmek gerekir. İş, kuvvetle kuvvetin cisme aldırdığı yol çarpılarak bulunur. İş bağıntısı þ u şekilde ifade edilir: İş = kuvvet x yol Bunu sembolle gösterirsek, W = F. x olur. Örnek Soru: 1. Bir öğrenci 80 N ağırlığındaki çantasını evinden okula taşıyor. Ev ile okul arası 500 m ise öğrencinin yaptığı iş kaç j olur? 2. Bir yük asansörü 1200 N luk bir yükü binanın üst katına çıkarıyor. Bu sırada yapılan iş 9600 j dür. Asansör bu işi yaparken kaç metre yol almıştır? 3. Duran bir at arabasına 300 N kuvvet uygulayan bir kimse kuvvet doğrultusunda 5 m yol aldırdığına göre yaptığı işi bulunuz.

2 4. Yerde bulunan bir taşı 10 m yükseğe çıkarmakta 100 j luk iş yapan bir kişi,bu cisme ne kadar kuvvet uygular? N ağırlığındaki bir yükü 5 m yüksekliğindeki direğe tırmanarak çıkartan kişinin yaptığı işi bulunuz. 6. Bir cisim üzerinde yapılan iş; I. Cisme etkiyen kuvvetin büyüklüğüne II. Cismin kuvvet doğrultusunda aldığı yol III. Cismin hareket süresi niceliklerinden hangilerine bağlıdır? A) Yalnız I B) Yalnız!! C) I ve II D) II ve III E) I. II ve III

3 7. Bir öğrenci 80 N ağırlığındaki çantasını evinden okula taşıyor. Ev ile okul arası 500 m ise öğrencinin yaptığı iş kaç j olur? Bir yük asansörü 1200 N luk bir yükü binanın üst katına çıkarıyor. Bu sırada yapılan iş 9600 j dür. Asansör bu işi yaparken kaç metre yol almıştır? 8. Duran bir at arabasına 300 N kuvvet uygulayan bir kimse kuvvet doğrultusunda 5 m yol aldırdığına göre yaptığı işi bulunuz. 9. Yerde bulunan bir taşı 10 m yükseğe çıkarmakta 100 j luk iş yapan bir kişi,bu cisme ne kadar kuvvet uygular? Birim zamanda yapılan işe güç denir. Güç iş zaman P W t Güç Birimleri ise şunlardır; İş ( W ) Zaman ( t ) Güç ( P ) Kgfm saniye Kgfm /sn Joule saniye Joule /sn = watt Erg saniye Erg /sn BB (Buhar beygiri ) saniye 75kgfm/sn=736watt ÖRNEK : Saniyede 450 Joulelik iş yapan makinanın gücü kaç wattır? ÇÖZÜM : P W t joule / sn 450 watt ÖRNEK : Bir asansör motoru 6000 N ağırlığındaki asansörü 4 dakikada 10 metre yüksekliğindeki kata çıkarıyor. Asansörün gücü kaç kilowattır? ÇÖZÜM : W P t G.h t watt 240

4 1 kilowatt 1000 watt olduğundan x 250 watt x = 250 0, 25 kwatt bulunur Enerji İş yapabilme yeteneğine enerji denir.ancak değişiklik yapma yeteneği daha kapsamlı bir tanımdır. Harcanan enerji kadar iş yapılabilir. Bu yüzden iş ve enerji birbirine eşittir. E=W Burada E, enerji kelimesinin baş harfidir. Enerji birimi, iş birimi gibi joule dür. Günlük hayatta besinlerdeki enerjiden söz edilirken enerji birimi olarak kalori (cal) kullanılır. 1 kalori, 4.18 joule eşittir. ( 1cal= 4,18 j) **** İş ve enerjinin yönü yoktur. Dolayısıyla iş ve enerji skaler bir büyüktür. ENERJİ ( E ) Enerji iş yapabilme yeteneğidir. İş yapabilen bir cismin enerjisi var demektir. Enerji skaler bir büyüklük olup, iş birimleri aynı zamanda enerji için de geçerlidir. Enerjinin bir çok çeşidi vardır.kinetik Enerji, Potansiyel Enerji, Mekanik Enerji, Kütle Enerjisi, Işık Enerjisi, Ses Enerjisi, Nükleer Enerji, gibi ÖRNEK : Bie elektrikli su tulumbası saatte 108 m 3 suyu 20 m yükseğe çıkarıyor. Buna göre bu su motorunun gücü kaç BB dir? ÇÖZÜM : 1 m 3 su = 1 tondur. V = 108 m 3 = 108 ton = kgf t = 1 saat = 3600 saniye h = 20 metre W P t F.h t kgfm / sn

5 1 BB 75 kgfm/sn olduğundan x 600 kgfm/sn x = 8 BB bulunur. ÖRNEK SORU: Bir çocuk, yatay düzlemdeki bir cismi, 25 N kuvvetle 12 m çekiyor. Hareket süresi 6 s olduğuna göre, çocuğun gücü nedir? ÖRNEK SORU: 150 j lük bir işi 3 sn de yapan bir aracın gücünü bulunuz. ÖRNEK SORU: Gücü 300 w olan bir aracın 20 sn de yaptığı işi hesaplayınız 1. Kinetik Enerji : Bir cismin hareketinden dolayı sahip olduğu enerjidir. Cismin kütlesine ve hızı bağlı olarak değişir. E k =1/2.m.V 2 ifadesi ile bulunur. E k V

6 Yerçekim Potansiyel Enerjisi: Bu enerji yerçekimi kuvvetinden kaynaklanır. m kütleli bir cismi yer seviyesinde h kadar yükseğe sabit hızla çıkarmak için yapılması gereken iş, W = F.h = mg.h dir. Yapılan işin enerji değişimine eşit olduğunu biliyoruz. Buna göre, yerden h kadar yükseklikte cismin yere göre potansiyel enerjisi, Ep = m.g.h bağıntısı ile bulunur. Özel durumlar: 1. Küçük cisimlerin potansiyel enerjisi yazılırken ağırlık merkezinin yeri dikkate alınmaz. Fakat büyük cisimlerde ağırlık merkezinin yeri değiştirildiğinde cismin potansiyel enerjisi değişir. h h W Ep m.g.h m.g. m.g. 2 2

7 Burada h yüksekliği, cismin potansiyel enerjisi nereye göre soruluyorsa, oraya olan kütle merkezinin yüksekliğidir. 2. Bir cismi h kadar yukarı çıkarabilmek yerçekimine karşı yapılan yoldan bağımsızdır. 3. O noktası etrafında dönebilen 2h boyundaki bir çubuğu 1 konumundan 2 konumuna getirmek için yapılan iş; W = E 2 E 1 = 2mgh mgh = mgh SORU Şekildeki 2kg kütleli cimin yerden 12 metre yüksekteki potansiyel enerjisi kaç J dur? 2kg SORU: Bir cismin sahip olduğu kinetik enerjisini arttırmak için neler yapılabilir r? 12m Esneklik potansiyel enerjisi: Esnek cisimleri denge konumundan ayırmak için iş yapılır ve yapılan iş kadar enerji aktarılır. Denge konumundaki bir yay x kadar sıkıştırılır ya da gerilirse, yayda enerji depolanır.

8 3. Mekanik Enerji : Bir cismin sahip olduğu potansiyel ve kinetik enerjilerinin toplamına denir.mekanik enerjiye toplam enerji de denilebilir. E M = E P + E K Enerjinin Korunumu : Enerji kendi kendine yoktan varolmaz, var olan enerji de yok olmaz. Ancak birbirlerine dönüşürler. Örneğin, yüksek bir yerden aşağı doğru bırakılan taşın, aşağı doğru düştükçe potansiyel enerjisi azalırken, kinetik enerjisi çoğalır. Yani potansiyel enerji, kinetik enerjiye dönüşür. Yere çarpan esnek bir cismin enerjisinin bır kısmı ısıya ve sese dönüşür geri kalan enerjisi ile tekrar sıçrama hareketi yapar

9 ENERJİ KAYNAKLARI En büyük enerji kaynağımız olan güneşi bir kenara koyarak, günlük yaşamda enerji kullandığımız yerleri birlikte bir kez daha hatırlayalım. Canlılar enerji ihtiyaçlarını karşılamak için besinlerden yararlanırlar. Isınmak için genellikle kömür, odun, petrol, doğal gaz vb. enerji kaynaklarını kullanırız. Buraya kadar basitçe sınıfladığımız enerji kaynakları tükenebilir enerji kaynaklarıdır. Besin, kömür, odun, petrol vb. bir süre sonra tükenebilir. Kullandığımız bu enerji kaynaklarından tekrar tekrar enerji elde edemeyiz. Bu nedenle yukarıda saydığımız enerji kaynakları yenilenemeyen enerji kaynaklarıdır. Bir enerji kaynağının yenilenebilir olması için tekrar tekrar enerji dönüşümünde kullanılabilmesi gerekmektedir. Rüzgar tirübününden yararlanarak yapacağınız bir enerji kaynağı yenilenebilir bir enerji kaynağıdır. Her seferinde rüzgarı enerji üretmek için kullanmanıza rağmen, rüzgar olduğu sürece enerji üretmede kullanabilirsiniz. Yenilenebilir enerji kaynaklarını çoğaltmaya a çalışalım. Deniz ya da okyanus dalgalarını da yenilenebilir enerji kaynağı olarak kullanabiliriz. Dalgaların çarpması ileçalışacak bir elektrik tirübünü oluşturduğumuzda, dalgalardan sürekli elektrik enerjisi elde ederiz. Deniz ve okyanus akıntıları da yenilenebilir enerji kaynaklarıdır. Yukarıda ayrı tuttuğumuz güneş enerjisi de yenilenebilir bir enerji kaynağıdır. Güneş pilleri ve panelleri sayesinde güneşten elektrik enerjisi elde edebiliriz. Biz kullandığımız sürece de enerji elde etmeye devam ederiz. Yer altı termal suları, sürekli akan dere ve ırmaklar da yenilenebilir enerji kaynaklarındandır. Kömür, petrol, doğal gaz için yenilenemez enerji kaynakları dememizin nedeni bu enerji kaynaklarının saldırgan bir şekilde tüketilmesinden kaynaklanır. Aslında bunlarda yenilenebilen enerji kaynaklarıdır. Biz tekrar oluşmalarına izin vermeden sürekli tükettiğimiz için yenilenemez enerji kaynakları olarak bunları adlandırırız. Kömür, petrol, doğal gaz gibi enerji kaynakları kullanılarak enerji elde edilmesinin en büyük zararı atmosfere karbon salmalarından kaynaklanır. Atmosfere salınan karbon dünyanın çevresinde bir tabaka oluşturur ve dünyaya giren ışığın büyük bir bölümünün yansımasını engeller. Bu da dünya da gereğinden fazla ısı oluşmasına ve dünyanın biyolojik, mevsimsel yapılarının değişmesine yol açar.

10 Son yıllarda içerisinde ülkemizin de bulunduğu PLAZMA enerjisi çalışmaları ile daha büyük yenilenebilir enerji kullanım çalışmaları da büyük bir hızla devam etmektedir.

11 SICAKLIK VE ISI Bir buz kalıbını güneş ısınlarının geldiği yere koyduğumuzda eridiği, yazın elektrik tellerinin sarktığı, yeterince ısı alan suyun kaynadığı, kısın ise bazı yerlerde suların donduğu gorulur. Yani kısaca ısı bazı kimyasal ve fiziksel olayların gerceklesmesine neden olur. Isı ve sıcaklık kavramları birbirine bağlı olarak değisen kavramlardır. Sıcaklık Bir maddenin belli bir olcuye gore, soğukluğunu veya ılıklığını gosteren nicelik, sıcaklık olarak bilinir. Bir maddedeki her molekulun kinetik enerjisi farklı farklıdır.

12 Butun molekullerin kinetik enerjilerinin toplamı, toplam molekul sayısına bolunurse, ortalama kinetik enerjisi bulunur. Bu ortalama kinetik enerji sıcaklığın bir olcusudur. Bu değerin yuksek olduğu madde daha sıcak, dusuk olduğu maddenin sıcaklığı ise daha dusuk demektir. Bir maddenin ortalama kinetik enerjisi ile orantılı olan buyukluğe sıcaklık denir. Bir maddenin sıcaklığı değisiyorsa, cevresine ısı veriyor ya da cevresinden ısı alıyordur. Isı Sıcaklıkları farklı olan maddeler bir araya konulduğunda aralarında enerji alıs verisi olur. Alınan ya da verilen enerji ısı enerjisi denir. Isı ve sıcaklık olculebilir buyukluklerdir. Isı enerji cesididir,sıcaklık enerji değildir. Isı kalorimetre ile,sıcaklık ise termometre ile olculur. Isı birimi calori veya Joule'dur Sıcaklık birimi ise sadece Derece'dir. Isı madde miktarına bağlıdır.sıcaklık ise madde miktarına bağlı değildir. Sıcaklığın Olculmesi (Termometreler) Sıcaklık olcmek icin kullanılan araclara termometre denir. Maddelerin boyutlarında meydana gelen değisim, sıcaklıktaki değisim olarak kabul edilebilir. Termometreler bu esasa gore duzenlenmislerdir. Termometrelerde 76 cm-hg basıncında sabit iki sıcaklık değeri secilir. Birisi suyun donma sıcaklığı diğeri ise suyun kaynama sıcaklığıdır. Sıcaklık T ile sembolize edilir. yapılmıstır. Ayrıca Termometreler ölçüm aralığına göre 3 e ayrılır.

13 Metal Termometreler ( Yüksek sıcaklıklar için ) Sıvı Termometreler ( Günlük Ölçümler) Gaz Termometreler ( Düşük Sıcaklıklar İçin ) Soru:Termometre nedir? Çeşitlerini ve kullanım alanlarını yazınız.

14 Isı Enerjisi Maddenin sıcaklığını artırmak icin verilmesi gereken enerji cesidine ısı enerjisi denir. Q ile gosterilir. Isı bir enerji cesidi olduğundan enerji birimleri ısı birimleri olarak alınabilir. Uluslararası birim (SI) sistemine gore enerji birimi Joule (Jul)dur. 1 cal = 4,18 Joule dur. Sıcaklık Değişimi Elimizle bir maddeye dokunduğumuzda sıcaklık hissediyorsak madde elimize ısı veriyordur. Dokunduğumuzda soğukluk hissediyorsak elimiz maddeye ısı veriyordur. Buna gore, sıcaklıkları farklı olan iki madde karıstırıldığında ya da birbirine değecek sekilde yan yana konulduğunda aralarında ısı alıs verisi olur. Sıcak olan madde ısı verip sıcaklığı azalırken, sıcaklığı dusuk olan madde ısı alarak sıcaklığı artar ve sonucta ısıl denge sağlanır. Isı akısı her zaman sıcak maddelerden soğuk maddelere doğru olur. Sıcaklıkları esit olan maddelerde ısı alıs verisi olmaz.

15

16

17