esneklik potansiyel enerjisi yayın cinsine bağlı mıdır
esneklik potansiyel enerjisi yayın cinsine bağlı mıdır Ne90'dan bulabilirsiniz
7. Sınıf Fen Bilimleri Esneklik Potansiyel Enerjisi Konu Anlatımı | FenEhli.com
Enerji Çeşitleri
Hareket eden bir varlığın, elektrik tellerine konmuş olan kuşun ya da sıkıştırılmış bir yayın sahip olduğu enerji vardır. Hareketli varlıkların sahip olduğu enerjiye hareket(kinetik) enerjisi denir. Cisimlerin konumlarından(bulundukları yerden) dolayı sahip oldukları enerjiye çekim potansiyel enerjisi denir. Esnek cisimlerin sahip olduğu enerjiye esneklik potansiyel enerjisi denir.
Esneklik Potansiyel Enerjisi
Kuvvet uygulandığında şekli değişen, kuvvet ortadan kaldırıldığında eski haline dönebilen cisimlere esnek cisimler denir. Yay, ok yayı, paket lastiği gibi maddeler esnek maddelerdir.
Sıkıştırdığımız bir yayın önüne bir cisim koyup yayı serbest bıraktığımızda araba hareket eder. Yay arabaya bir kuvvet uygulayarak hareket ettirdiğinden dolayı iş yapar. Yayın iş yapması enerjisinin olduğunu gösterir. Esnek cisimlerin sıkışması ve gerilmesi sonucu bu cisimlerde biriken enerjiye esneklik potansiyel enerjisi denir.
Esneklik potansiyel enerjisi;
Esnek cisimler ne kadar çok sıkıştırılırsa veya ne kadar çok gerilirse o kadar çok enerjiye sahip olur. Dolayısıyla esneklik potansiyel enerjisi artar. Örneğin; kurmalı masa saati, kurmalı bir oyuncak esnek maddelerin bu sahip olduğu enerji ile çalışır.
Esneklik Potansiyel Enerjisi konu anlatımını aşağıdaki İndirilebilir Dosyalar bölümünden indirebilirsiniz. Sitemizde diğer Enerji Çeşitleri ile ilgi konu anlatımlarını da bulabilirsiniz.
7. Sınıf Fen Bilimleri Enerji Çeşitleri ve Enerji Dönüşümleri Yaprak Testlerini İndirmek İçin Tıklayınız
Bir önceki yazımız olan 7. Sınıf Fen Bilimleri Çekim Potansiyel Enerjisi Konu Anlatımı başlıklı yazımızda 7. Sınıf Enerji Çeşitleri, 7. Sınıf Fen Bilimleri Ders Notları ve 7. Sınıf Fen Bilimleri Konu Anlatımı hakkında bilgiler verilmektedir.
Yazı kaynağı : www.fenehli.com
Esneklik potansiyel enerjisi nedir? Örnek sorular ve çözümleri
Daha önce potansiyel enerjinin bir cismin veya sistemin sadece konumundan dolayı sahip olduğu enerji olduğunu öğrenmiştiniz. Potansiyel enerjisi olan bir cisim veya sistem, enerji depoladığı için, hareket etmese bile konumundan dolayı iş yapabilir. Yine daha önce kütle çekim potansiyel enerjisini öğrenmiştiniz, şimdi sırada esneklik potansiyel enerjisi var.
Aşağıdaki resimde yatay düzlemdeki bir yay denge konumuna göre önce x kadar geriliyor, sonra x kadar sıkıştırılıyor. Yaya her iki durumda da F kada bir kuvvet uygulanıyor. Eğer bir kuvvet bir cismi x kadar hareket ettiriyorsa o cisim üzerinde iş yapılyor demektir. İş varsa enerji de vardır. Bir yaya (ya da esnek başka bir cisme) kuvvet uygulayarak germe veya sıkıştırma durumunda yayda enerji depolanmasına esneklik potasiyel enerjisi denir. Bu bir enerji türü olduğu için birimi de joule (J) olur.
Kuvvet – uzama miktarı grafiği
Yukarıdaki resimdeki sıkışma ya da gerilme için kuvvet – yol (yer değiştirme) grafiğini çizebiliriz. Şöyle görünür:
Bu grafiği yorumlayalım. Öncelikle kuvvet ile uzama (ya da sıkışma) miktarı arasındaki ilişkinin doğrusal (y = mx + b biçiminde) olduğunu görüyoruz. Kuvvet ile uzama miktarı ilşkisinin F = kx olduğunu Hooke Yasası’nda öğrenmiştiniz, bu grafiğin eğimi yay sabitini veriyor. Grafikte kuvvet ile uzama miktarı arasında kalan alana odaklanmalıyız şimdi, çünkü bu alan da bize yapılan iş miktarını verecek. Yapılan iş miktarı da yayın esneklik potansiyel enerjisine eşit olacak.
W = \frac{1}{2}Fx
F = kx ilişkisinden yerine koyalım
W = E_{p} = \frac{1}{2}(kx)x = \frac{1}{2}kx^2
Örnek soru 1
Sürtünmelerin ihmal edildiği bir ortamdaki bir yaya uygulanan kuvvet – yer değiştirme grafiği şekilde verilmiştir. Buna göre yayın uzama miktarı 0,7 m olduğunda (a) yayda depolanan esneklik potansiyel enerjisi kaç J olur? (b) Yay bu uzama miktarında cisme ne kadar kuvvet uygular?
Çözüm:
(a) Esneklik potansiyel enerjisini hesaplayabilmemiz için yay sabitini bilmemiz gerekir. Yay sabitini kuvvet – uzama miktarı grafiğinin eğiminden bulabiliriz.
k = \frac{F}{x} = \frac{200 N}{0,5 m} = 400 N/m
Yayın uzama miktarını bildiğimize göre artık esneklik potansiyel enerjisini hesaplamamız kolay:
E_p = \frac{1}{2}kx^2 = \frac{1}{2}400(N/m)(0,7 m)^2 = 98 J
(b) Yayın uyguladığı kuvveti Hooke kanununu kullanarak bulabiliriz.
F = kx
F = (400)(0,7) = 280 N
Esneklik potansiyel enerjisi – uzama miktarı grafiği
Şimdi de esneklik potansiyel enerjisinin yer değiştirmeye yani yayın uzama miktarına göre nasıl değiştiğini inceleyelim. Bunun için aşağıdaki resmi dikkatlice incelemeliyiz.
Bu resim bir simülasyondan alındı. Yay sabitini değiştirmiyoruz, hep aynı yayı kullanıyoruz. Sadece yayın uzama miktarını yani yer değiştirmesini değiştiriyoruz. Potansiyel enerjinin bir parabol olduğunu fark etmiş olmalısınız. Bunun nedeni potansiyel enerjinin uzama miktarının karesiyle doğru orantlı olması. Yayı germe ya da sıkıştırma miktarını artırdıkça, depolanan potansiyel enerji uzama miktarının karesi kadar artıyor. Yayı çok şıkıştırmanın ne kadar zor olduğunu deneyimlemiş olabilirsiniz, bu ilişki bu zorluğu açıklıyor. Ayrıca esneklik potansiyel enerjisinin hep pozitif olduğuna da dikkat edin. Yayı germek ya da sıkıştırmak potansiyel enerji açısından bir fark yaratmıyor.
Örnek soru 2
Sürtünmesiz ortamda bir yaya uygulanan kuvvet sonucunda yayın uzama ve yayda depolanan potansiyel enerji miktarları yukarıdaki tabloda verilmiştir. Buna göre (a) F kaç N, (b) E kaç J olur?
Çözüm
Soru tuhaf mı göründü? Olabilir. Ama elimizdeki kanunları bir kenara yazalım, sonra soruya saldıralım.
F = kx; E_p = \frac{1}{2}kx^2
Ölçüm 1 sütununa bakalım. Hem kuvveti hem esneklik potansiyel enerjisini biliyoruz. İkisi de uzama miktarına (x) bağlı. Buradan x’i bulabiliriz.
40 = kx
Potansiyel enerjinin kuvvete oranını deneyelim:
\frac{E_p}{F}=\frac{40}{4}=\frac{kx}{\frac{1}{2}kx^2} = \frac{2}{x}
Artık x’i bulabiliriz.
x = 2 (\frac{4}{40}) = 0,2 m
Şimdi işimiz kolaylaştı. Artık K’yı (yay sabitini) da bulabiliriz.
k = \frac{F}{x} = \frac{40}{0,2} = 200 N/m
Şimdi 4x = 4(0,2) = 0,8 m yerine koyalım ve F’yi bulalım.
F = (200 N/m)(0,8m) = 160 N
Şimdi de E’yi bulalım.
E = \frac{1}{2}(200N/m)(0,8m)^2 = 64 J
Esneklik sınırı
Hooke Yasasında bahsetmiştik burada tekrar edelim. Bir yay belli bir uzama miktarına kadar esneklik özelliğini korur, bu uzama miktarından sonra yay bozulur. Tükenmez kalem yayı bozmadıysanız, bir tane bozmanızı tavsiye ederim. Yayın bozulmadan Hooke kanununa göre davrandığı bölgeye esneklik sınırı denir. Bu bölgede uygulanan kuvvetle uzama miktarı arasındaki ilişki doğrusaldır yani F = kx şeklindedir. Esneklik potansiyel enerjisini hesaplarken de yayın hep esneklik limiti (sınırı) dahilinde davrandığını farz ettik. Eğer esneklik sınırının dışına çıkarsak esneklik potansiyel enerji burada anlattığımız şekilde hesaplanamaz.
Esneklik potansiyel enerjisi ile ilgili simülasyon
PHET’in hazırladığı Hooke Yasası simülasyonunun Enerji sekmesinde esneklik potansiyel enerjisiyle ilgili ilginç şeyler keşfedebilirsiniz. Bu yazıdaki resimler o simülasyonla hazırlandı.
Esneklik potansiyel enerjisi ile ilgili kazanımlar
11.1.6.1. Yapılan iş ile enerji arasındaki ilişkiyi analiz eder.
Yazı kaynağı : fizikdersi.gen.tr
Potansiyel enerji
Potansiyel enerji, cisimlerin bir alanda bulundukları fiziksel durumlardan ötürü depoladığı kabul edilen enerjidir. Örneğin yükseğe kaldırılan bir cisim, barajlarda biriken su, sıkıştırılan veya gerilen yay potansiyel enerji depolar. Potansiyel enerji mevcut alandaki konuma veya cisimdeki değişikliğe bağlıdır. EP ya da U ile gösterilir. Birimi diğer enerjiler gibi Joule'dür. (J)
Potansiyel enerji terimi ilk kez İskoç mühendis ve fizikçi William Rankine tarafından kullanılmıştır.[1][2] Türkçedeki potansiyel kelimesinin kökeni Fransızca “Potentiel” kelimesinden gelmektedir. Potansiyel kelimesi; gizli kalmış, henüz varlığı ortaya çıkmamış, gizli anlamlarında gelecekte oluşması, gelişmesi mümkün olan durumlar için kullanılan bir sıfattır.
Genel bakış[değiştir | kaynağı değiştir]
Potansiyel enerji bir cismin düşük potansiyelden yüksek potansiyele geçtiğinde biriken enerjidir. Örneğin bir cisim yerden yükseğe çıkarıldığında yüksek bölge daha yüksek potansiyele sahip olduğundan cisimde potansiyel enerji birikir. Bir elektrik yükü yüksek potansiyelden alçak potansiyele gitmek isteyecektir çünkü bu yüke etki eden bir geri çağırıcı kuvvet vardır.
Bir cismi yüksek potansiyele taşımak için yapılan iş cismin kazandığı potansiyel enerjiye eşittir. Yani potansiyel enerji değişimi korunumlu kuvvet tarafından yapılan işe eşittir:
W: yapılan iş, ΔU: potansiyel enerjideki değişim
Örneğin m kütleli bir cismi yerçekimi ivmesinin g olduğu bir yerde, yerden h kadar yukarı çıkardığımızı düşünelim. Kaldırmak için gereken kuvvet cismin ağırlığına eşit olacaktır. Yani F=mg cismi h kadar yukarı çıkardığımız için yaptığımız iş W=mgh olacaktır. Bu da cismin h kadar yukarı çıktığı için kazandığı potansiyel enerjiye eşittir.
Çekim potansiyel enerjisi[değiştir | kaynağı değiştir]
Bir cismin, başka bir cismin (genellikle çok büyük kütleli cisimler, örn.Dünya, Güneş) kütleçekimi etkisinde kalarak kazandığı potansiyel enerjidir. Bu enerji, cismin kütlesiyle ve çekici kütlenin büyüklüğüyle doğru orantılıdır. Çekici kütlenin büyüklüğü yerçekimi ivmesini oluşturur. Bu ivme Dünya için yaklaşık 9,8 m/s²'dir.
Yerçekimi potansiyel enerjisi, hidroelektrik santrali kullanılarak elektrik enerjisine çevrilir.
Esneklik potansiyel enerjisi[değiştir | kaynağı değiştir]
Esneklik potansiyel enerjisi, esnek cisimlerin (örn. yay) sahip olduğu enerjidir. Bir yay sıkıştırıldığında potansiyel enerji depolar ve serbest bırakıldığında bu enerjiyi kinetik enerjiye dönüştürür.
Hesaplanması[değiştir | kaynağı değiştir]
Yayda biriken enerji yayı sıkıştırmak için yapılan işe eşit olduğundan bu iş hesapalanarak enerji bulunur. F kuvvetiyle (F kuvvetinin büyüklüğü yay sıkıştırıldıkça artar) x kadar sıkışmış bir yay için:
yayda, Hooke yasası gereği:
Yapılan iş ve biriken potansiyel enerji:
Elektrik potansiyel enerjisi[değiştir | kaynağı değiştir]
Bir elektrik alanda bulunan elektrik yüküne Coulomb kuvveti etki eder. Etki eden bu kuvvet nedeniyle yük, potansiyel enerji kazanır.
Diğer potansiyel enerji çeşitleri[değiştir | kaynağı değiştir]
Yerden belli yükseklikte bulunan cisme etkileyen yer çekim kuvvetinin enerjisine denir.
Dış bağlantılar[değiştir | kaynağı değiştir]
Kaynakça[değiştir | kaynağı değiştir]
Yazı kaynağı : tr.wikipedia.org
Yorumların yanıtı sitenin aşağı kısmında
Ali : bilmiyorum, keşke arkadaşlar yorumlarda yanıt versinler.