7. sınıf kuvvet ve enerji

KÜTLE VE AĞIRLIK İLİŞKİSİ

Yer çekimi kuvveti: Dünyanın bize ve cisimlere uyguladığı kuvvete denir.

* Yer çekimi kuvvetinin yönü yerin merkezine doğrudur.

 --- yer çekimi kuvveti tek yönlü değildir. Kütlelerin birbirine uyguladığı çekim kuvvetine kütle çeki kuvveti denir.

Ağırlık

Cisimlerin kütlesine  uygulanan yer çekimi kuvvetine ağırlık denir.

* Ağırlık bir kuvvettir.

*  Ağırlık dinamometre ile ölçülür.

*Birimi newton'dur ve N harfi ile gösterilir.

*Ağırlık (yer çekimi kuvveti) cisimlerin kütlesi artıkça dinamometre deki uzama miktarı artar. 

* 1 kg  yaklaşık 10 N dur. 

* 100 gram 1 N dur.

*** Deniz seviyesinden yukarı doğru gittikçe cisimlere etki eden yer çekimi kuvveti azalır.Yani Cismin ağırlığı azalır.

*** Gök cisimlerin kütlesi artıkça uyguladıkları yer çekimi kuvveti (ağırlık ) artar. Jübiter Dünyamızda büyük olduğundan cisimler dünyaya göre daha ağır ölçülür.

Bir cismin ağırlığı Ay 'da Dünya daki ağırlığın 1/6 sı kadardır.

Örnek :Dünyadaki ağırlığı 60 N olan bir cismin Ay 'daki ağırlığı 10 N dur.

*** Ağırlık bulunduğu yere göre değişir. Cisimlerin ağırlığı kutuplarda ekvatora göre daha fazdır.

Kütle

                                                     * Değişmeyen madde miktarıdır.

*Kütle eşit kollu terazi ile ölçülür.

                                                              *Kütle her yerde aynıdır. bulunduğu yere göre değişmez.


*Kütlenin birimi gram(g) ,kilogram(kg) veya ton (t)

   

Kütle ve Ağırlık arasındaki farklar

kütle ve ağırlık arasındaki farklar

İŞ VE ENERJİ

   Günlük hayatta kullanılan iş kavramı ile fiziksel anlamda yapılan iş aynı değildir.Yapılan bir eylemin iş olabilmesi için;

*Cisme kuvvet uygulanmalı

*Cisim hareket ettirilmeli

*** Uygulanan kuvvet ile hareket doğrultusu aynı olmalıdır.

   Bir cisme uygulanan kuvvet doğrultusunda yol almasına iş denir.

İşe etki eden faktörler:

1-)Uygulanan kuvvet:

Cisme etki eden kuvvet artıkça yapılan iş artar.

Aynı rafa aldırılan şekil 1 ve şekil 2 deki cisimlerden 40 N luk cisme daha büyük bir kuvvet uygulandığından şekil 2 deki yapılan iş şekil 1 den büyüktür.

2-) Alınan yol:

Aynı ağırlığa(kuvvete) sahip iki cisimden yer değiştirme miktarı çok olan daha büyük bir kuvvet uygulamıştır.

şekil 2 deki cisim şekil 1 deki cisme göre daha yukarı kaldırıldığı için yaptığı iş şekil 1 den fazladır.

verilen örneklerin iş olup olmadığını inceleyelim

Eray beyin elindeki çantayı yukarı kaldırma doğrultusu ve merdiven yukarı çıkma doğrultusu ayı olduğundan iş yapmıştır.

arbanın hareket doğrultusu ile süratı ayı yönlü olduğundan iş yapmıştır.

resimdeki bayan duvara bir itme kuvveti uygulamasına rağmen duvar hareket etmiyor ve iş yapmış sayılmaz.

haltercinin halteri yukarıda tutmasında yer değiştirme olmadığından iş yapmış sayılmaz. ama halteri aşağıdan alıp yukarı kaldırıyor olsaydı iş yapmış sayılırdı.

ENERJİ

İş yapabilme yeteneğine enerji denir.2 çeşit enerji vardır.

Kinetik Enerji:  

Cisimlerin hareketlerinden dolayı sahip olduğu enerjiye kinetik enerji (hareket enerjisi) denir. Kinetik enerjinin büyüklüğü cismin hızına ve kütlesine bağlıdır.

*Bir cismin hareketinin olması kinetik enerjisinin olması için yeterlidir.

kütlenin etkisi;

*Cismin kütlesi arttıkça kinetik enerji artar.kütlesi azaldıkça kinetik enerji azalır.Kütle ve kinetik enerji doğru orantılıdır.

 Hızları eşit olan arabalardan kütlesi 6500 kg olan arabanın sahip olduğu kinetik enerji kütlesi 2400 kg olandan fazladır.

Süratin etkisi;

*Cismin sürati artıkça kinetik enerji artar. Sürati azaldıkça kinetik enerji azalır.Kinetik enerji ve sürat doğru orantılıdır.

Kütleleri eşit iki cisimden 5 V süratine sahip olan cismin kinetik enerjisi sürati 2V olandan daha fazladır. 

Duvarda asılı tablonun,duran arabanın,sırada oturan çocuğun ,masa üzerinde duran çiçeğin hareketi olmadığından kinetik enerjileri yoktur.

koşan çocuğun,süratli arabanın,yuvarlanan topun ve uçan uçağın kinetik enerjisi vardır.

POTANSİYEL ENERJİ

   Hareket hâlinde olmasa da cisimlerin bazı konumlarından ve esnekliklerinden dolayı sahip olduğu enerjiye potansiyel enerji denir.

   Potansiyel enerji çekim potansiyel enerjisi ve esneklik potansiyel enerjisi olmak üzere iki kısımda incelenir. 

   Belirli bir yükseklikte olan cisimlerin çekim potansiyel enerjisi vardır.

 Esnek maddelerin esnekliğinden dolayı sahip olduğu esneklik potansiyel enerjisi vardır.

Çekim Potansiyel Enerjisi:

    Bir cismi belirli bir yüksekliğe çıkardığımızda, yer çekimi kuvvetini yenerek iş yapmış oluruz. Bu durumda cisim, çekim potansiyel enerjisi kazanır.

Çekim potansiyel enerjisi Cismin yerden yüksekliğine ve kütlesine bağlıdır.

Cismin yerden yüksekliği: Aynı kütleye sahip iki cisimden yerden yüksekliği fazla olanın sahip olduğu çekim potansiyel enerjisi daha çoktur.

*Cismin yüksekliği artıkça çekim potansiyel enerjisi artar.yüksekliği azaldıkça çekim potansiyel enerjisi azlır.

Aynı kütleye sahip iki cisimden yüksekliği çok(5 metre) olanın sahip olduğu çekim potansiyel enerjisi yüksekliği az(3 metre) olandan fazladır.

**yükseklik ile çekim potansiyel enerjisi doğru orantılıdır.

Cismin sahip olduğu kütle:

* aynı yüksekliğe sahip iki cisimden kütlesi çok olanın çekim potansiyel enerjisi kütlesi az olandan daha çoktur.

Aynı yükseklikten bırakılan iki cisimden kütlesi çok olanın çekim potansiyel enerjisi kütlesi az olandan fazladır.

ENERJİ DÖNÜŞÜMLERİ

Enerji dönüşümü: cismin sahip olduğu enerji türünün değişmesine enerji dönüşümü denir.Cismin sahip olduğu enerji türü değişse bile toplam enerjisi değişmez bu olaya enerji korunumu denir. 

Potansiyel enerjinin - Kinetik enerjiye dönüşümü:

    Barajda biriktirilen suyun yüksekten aşağıya doğru gönderildiğinde potansiyel enerjisi azalırken suyun sürati artığından kinetik enerjisi artar. Potansiyel enerjinin - Kinetik enerjiye dönüşümü görülür.

Yukarıdan aşağıya doğru atılan atılan topun yüksekliği azalacağından sahip olduğu potansiyel enerji azalır top aşağı yaklaştığında sürati artacağında kinetik enerjisi artar.Potansiyel enerjinin - Kinetik enerjiye dönüşümü görülür.

Not: Yukarıdan aşağıya gönderilen cisimlerin yere olan yakınlığı azaldığından potansiyel enerjisi azalır.Sürati artacağından dolayı kinetik enerjisi artar.

,

kaydıraktan kayan çocuk

kayak yapan kayakçı

dağdan aşağıya inen çığ

 Potansiyel enerjinin - Kinetik enerjiye dönüşümü görülür.

kinetik enerjinin-potansiyel enerjiye dönüşümü:

Aşağıdan yukarı doğru atılan kep yukarı doğru ilerledikçe sürati azalır ve Yüksekliği artığından dolayı potansiyel enerjisi artar. kinetik enerjinin-potansiyel enerjiye dönüşümü görülür.

Havaya atılan top yükseldikçe sürati azalır ve hareket enerjisi azalır ve yükseldikçe potansiyel enerjisi artar. kinetik enerjinin-potansiyel enerjiye dönüşümü görülür.

Not: aşağıya yukarıdan gönderilen cisimlerin yere olan mesafesi artığından potansiyel enerjisi artar.Sürati artacağından dolayı kinetik enerjisi azalır.

                      

             

Açıklamalı soru:

    Bir ipin ucuna asılan bilyenin sabit bir noktada sallanması sonucu izlediği yol şekildeki gibidir.Çekim potansiyel enerjisi ve kinetik enerjileri hakkında yorum yapınız.

Bilye 1 Yönünü izlerse: Cismin sürati azalacağından kinetik enerjisi azalır.yüksekliği artığından dolayı çekim potansiyel enerjisi artar. Kinetik enerji çekim potansiyel enerjisine dönüşür.

Bilye 2 Yönünü izlerse: bilyenin  yüksekliği azaldığı için çekim potansiyel enerjisi azalır.bilyenin sürati artığından  kinetik enerjisi artar.

Bilye 3 Yönünü izlerse: bilyenin  yüksekliği azaldığı için çekim potansiyel enerjisi azalır.bilyenin sürati artığından  kinetik enerjisi artar.

Bilye 4 Yönünü izlerse: Cismin sürati azalacağından kinetik enerjisi azalır.yüksekliği artığından dolayı çekim potansiyel enerjisi artar. Kinetik enerji çekim potansiyel enerjisine dönüşür.

Not:

 K ve M noktalarında çekim potansiyel enerjisi en fazla kinetik enerji en azdır.

L noktasında  kinetik enerji max.çekim potansiyel enerjisi minimumdur.

Sürtünme Kuvvetinin Kinetik Enerjiye Etkisi

  Sürtünme kuvvetinin daha önceki yıllarda cismin hareket yönüne ters yönde hareket ettiğini öğrenmiştik.

  ***Okul bahçesinde hareket ettirdiğimiz futbol topunun bir süre sonra durmasının nedeni sürtünme kuvvetinin topun hareket yönüne ters yönde olmasıdır.

---Bu örnekten anlaşılacağı gibi topun kinetik enerjisi(hareket) sürtünme kuvvetiyle ısı enerjisine dönüşür.

***Deniz motoru kapatıldığında bir süre sonra durmasının nedeni su direnci(sürtünme kuvveti) deniz motorunun kinetik enerjisini ısı enerjisine dönüştürür.

***Yamaç paraşütüyle atlayan bir kişinin yavaş bir şekilde aşağı inmesini sağlayan hava direncidir.

---hava direnci paraşütcünün hareket yönüne zıt yönde etki ederek hareketini yavaşladır.kinetik enerjisi sürtünme kuvvetiyle ısı enerjisine dönüşür.

Not: Sürtünme kuvveti cisimlerin hareketini yavaşlatıcı yönde hareket ederler.