Enerji

Fizikte iş yapabilme yeteneğine enerji denir. ‘’E’’ ile gösterilir. SI birim sisteminde birimi joule’dur. Skaler bir büyüklüktür. Cisimlerin sahip olduğu farklı enerji türleri vardır. Kinetik enerji, yer çekimi potansiyel enerji ve esneklik potansiyel enerjisi bu enerji türleri arasındadır. Cisimlerin sahip olduğu potansiyel enerji ve kinetik enerji toplamına ise mekanik enerji denir.

Kinetik Enerji

Cisimlerin hızlarından, hareketli olmalarından dolayı sahip oldukları enerjiye kinetik enerji denir. ’‘E_k’’ ile gösterilir.  Öteleme hareketi yapan cisimlerin enerji için ise öteleme kinetik enerji ifadesi kullanılmaktadır. Kinetik enerji sahip olan cisimlere örnek verecek olursak; Koşan sporcu, belirli bir hızla ilerleyen araba, uçan kuş, helikopterin dönen pervanesi, ağaçtan düşen elma Bir cismin kinetik enerjisi kütlesi ve hızının karesi ile doğru orantılıdır. Kinetik enerjinin matematiksel ifadesi şu şekildedir;

Not: Bir sistemde yapılan iş enerjiye dönüşür. Yani yapılan iş her zaman enerji değişimine eşittir.

İş=Enerji değişimi

Potansiyel enerji

Potansiyel enerji cismin açığa çıkmaya hazır enerjisi olarak tanımlanmaktadır.’’E_p’’ ile gösterilir. Birçok potansiyel enerji türü vardır. Yer çekimi potansiyel enerjisi ve Esneklik potansiyel enerji bunlardan bazılarıdır. Ağaçta duran elma, belli bir yükseklikteki cisim, barajlardaki durgun su, sıkıştırılan yay potansiyel enerji örnekleri olarak verilebilir.

a)Yer çekimi potansiyel enerjisi

Belirli bir yükseklikte duran cisimlerin yer çekiminden dolayı sahip olduğu enerjiye denir. Bir cismin yer çekimi potansiyel enerjisi; cismin kütlesine(m), bulunduğu yüksekliğe(h) ve yer çekimi ivmesine(g) bağlıdır. Yer çekimi potansiyel enerjisinin matematiksel ifadesi şu şekildedir;

Not: Yerde duran cisimlerinde bir potansiyel enerjisi vardır. Eğer bu cisim çok küçük ise potansiyel enerjisi sıfır kabul edilirken belli bir hacimde ise bu potansiyel enerji bulunurken cisimlerin ağırlık merkezlerinin yere olan yüksekliği alınır. Ağırlık merkezinin yere uzaklığı aratan cismin potansiyel enerjisi artar.

Şekil I de cismin ağırlık merkezi yere daha yakın ile şekil II de cismin ağırlık merkezi yere daha uzak olduğu için şekil II de cisimin potansiyrel enerjisi daha fazladır

.b) Esneklik potansiyel enerjisi

Denge konumundan bir miktar sıkıştırılan ve ya çekilen yayları serbest bıraktığımızda hareket ettiğini görürüz demek ki bir yayı sıkıştırdığımızda ya da çektiğimizde yayda bir enerji depolanır bu enerjiye esneklik potansiyel enerjisi ve ya yay potansiyel enerjisi denir. Yay potansiyel enerjisi yayın yay sabitine (k) ve denge konumundan uzama miktarına(x) bağlıdır. Yayda biriken potansiyel enerjinin matematiksel ifadesi şu şekildedir;