Bu ders notu, 7. sınıf Fen Bilimleri dersinde yer alan Kuvvet, İş ve Enerji İlişkisi ünitesinin temel kavramlarını kapsamaktadır. Özellikle fiziksel anlamda iş yapma şartları, kinetik enerji, çekim potansiyel enerjisi ve esneklik potansiyel enerjisi gibi konular üzerinde durulmuştur. Ayrıca, bu enerjilerin nelere bağlı olduğu ve günlük hayattaki örnekleri de açıklanmıştır. Sınav öncesi hızlı bir tekrar için ideal bir kaynaktır. 🚀

1. İş (Work) 💪

Fiziksel anlamda iş, bir cisme uygulanan kuvvetin etkisiyle cismin kuvvet doğrultusunda yer değiştirmesidir. Günlük dildeki "iş" kavramından farklıdır!

• İş Yapma Şartları:
• 1. Cisme bir kuvvet uygulanmalıdır.
• 2. Cisim, uygulanan kuvvet doğrultusunda yer değiştirmelidir.
• 💡 İpucu: Eğer kuvvet uygulanır ama cisim hareket etmezse (örneğin, duvara itmek) veya kuvvetin doğrultusu ile hareketin doğrultusu farklıysa (örneğin, sırtında çanta ile düz yolda yürümek), fiziksel anlamda iş yapılmaz.
• İşin Formülü ve Birimi:
• Yapılan iş, uygulanan kuvvetin büyüklüğü ile cismin aldığı yolun çarpımına eşittir.
  İş (W) = Kuvvet (F) x Yol (x)
• İşin birimi Joule (J)'dür. Kuvvetin birimi Newton (N), yolun birimi metre (m) olduğunda, 1 Joule = 1 Newton x 1 metre'dir.
• İşi Etkileyen Faktörler:
• Uygulanan kuvvetin büyüklüğü arttıkça, yapılan iş de artar.
• Cismin aldığı yolun uzunluğu arttıkça, yapılan iş de artar.
• ⚠️ Dikkat: Yapılan iş, cismin kütlesine doğrudan bağlı değildir (sürtünmesiz bir ortamda aynı kuvvetle aynı yolu alan farklı kütleli cisimler için yapılan iş aynıdır). Ancak, bir cismi hareket ettirmek için gereken kuvvet kütleye bağlı olabilir.
• Günlük Hayattan Örnekler:
• ✅ Bir kutuyu iterek hareket ettirmek.
• ✅ Merdiven çıkarak bir yükü yukarı taşımak.
• ❌ Duvara itmek ama duvarı hareket ettirememek.
• ❌ Sırtında çanta ile düz yolda yürümek (çünkü kuvvet yukarı, hareket ileri).
• ❌ Elinde kitapla durmak.

2. Enerji (Energy) ✨

Enerji, iş yapabilme yeteneğidir. İş ve enerji birbiriyle yakından ilişkilidir ve birimleri aynıdır: Joule (J).

2.1. Kinetik Enerji (Hareket Enerjisi) 🏃

Cisimlerin hareketlerinden dolayı sahip oldukları enerjidir.

• Nelere Bağlıdır?
• Kütle (m): Cismin kütlesi arttıkça kinetik enerjisi de artar. (Örneğin, aynı süratle giden bir kamyonun kinetik enerjisi, bir arabanınkinden fazladır.)
• Sürat (v): Cismin sürati arttıkça kinetik enerjisi çok daha fazla artar. Sürat, kinetik enerjiyi kütleden daha fazla etkiler. (Örneğin, aynı kütledeki iki arabadan daha hızlı gidenin kinetik enerjisi daha büyüktür.)
• ⚠️ Dikkat: Durmakta olan (sürati sıfır olan) cisimlerin kinetik enerjisi de sıfırdır.
• Günlük Hayattan Örnekler:
• ✅ Koşan bir çocuk.
• ✅ Uçan bir uçak.
• ✅ Akan su.
• ✅ Hareket eden araba.

2.2. Potansiyel Enerji (Depolanmış Enerji) 🔋

Cisimlerin konumlarından veya durumlarından dolayı sahip oldukları depolanmış enerjidir. İki temel türü vardır:

• 2.2.1. Çekim Potansiyel Enerjisi (Yerçekimi Potansiyel Enerjisi) ⬆️
• Cisimlerin yerden yüksekliklerinden dolayı sahip oldukları enerjidir.
• Nelere Bağlıdır?
• Kütle (m): Cismin kütlesi arttıkça çekim potansiyel enerjisi artar.
• Yükseklik (h): Cismin yerden yüksekliği arttıkça çekim potansiyel enerjisi artar.
• Yerçekimi İvmesi (g): (Genellikle aynı ortamda deney yapıldığı için sabit kabul edilir, ancak farklı gezegenlerde değişir.)
• Çekim potansiyel enerjisi, cismin ağırlığı (kütle x yerçekimi ivmesi) ve yüksekliğinin çarpımına eşittir. E_p = mgh
• ⚠️ Dikkat: Potansiyel enerji hesaplamalarında yükseklik, genellikle yer seviyesinden veya referans noktasından itibaren ölçülür.
• Günlük Hayattan Örnekler:
• ✅ Yüksek bir raftaki kitap.
• ✅ Barajda biriken su.
• ✅ Ağaçtaki elma.
• 2.2.2. Esneklik Potansiyel Enerjisi (Yay Potansiyel Enerjisi) 〰️
• Esnek cisimlerin (yay, lastik, sapan vb.) sıkıştırılması veya gerilmesi sonucu depoladıkları enerjidir.
• Nelere Bağlıdır?
• Esneklik: Cismin esneklik özelliği (yay sabiti).
• Sıkışma veya Gerilme Miktarı: Esnek cismin ne kadar sıkıştırıldığı veya gerildiği arttıkça depolanan enerji de artar.
• Günlük Hayattan Örnekler:
• ✅ Gerilmiş bir yay.
• ✅ Sıkıştırılmış bir sapan lastiği.
• ✅ Zıplayan trambolin.

3. Enerji Dönüşümleri ve Korunumu 🔄

Enerji yoktan var edilemez, vardan yok edilemez; sadece bir türden başka bir türe dönüşebilir.

• Kinetik ve Potansiyel Enerji Dönüşümleri:
• Bir cisim yukarı doğru fırlatıldığında, kinetik enerjisi azalır ve çekim potansiyel enerjisine dönüşür. En yüksek noktada kinetik enerji sıfır (anlık durur), potansiyel enerji maksimumdur.
• Bir cisim yukarıdan aşağıya doğru düşerken, çekim potansiyel enerjisi azalır ve kinetik enerjiye dönüşür. Yere çarpmadan hemen önce potansiyel enerji minimum (veya sıfır), kinetik enerji maksimumdur.
• 💡 İpucu: Sürtünmesiz ortamlarda, mekanik enerji (kinetik + potansiyel enerji) her zaman korunur. Yani, toplam enerji değişmez.
• Örnek: Bir topu yukarı attığınızda, elinizden çıktığında kinetik enerjisi vardır. Yükseldikçe kinetik enerji azalır, potansiyel enerji artar. En tepe noktada potansiyel enerji en yüksek, kinetik enerji sıfırdır. Top aşağı düşerken potansiyel enerji azalır, kinetik enerji artar ve yere çarpmadan önce kinetik enerji en yüksek seviyededir.
• Örnek: Bir yayı sıkıştırıp bir topu fırlattığınızda, yayın esneklik potansiyel enerjisi topun kinetik enerjisine dönüşür.

4. Bilimsel Deney Tasarımı 🔬

Bir değişkenin başka bir değişken üzerindeki etkisini araştırırken, diğer tüm faktörlerin sabit (kontrol altında) tutulması gerekir.

• Bağımsız Değişken: Deneyde değiştirdiğimiz, etkisini araştırdığımız faktör.
• Bağımlı Değişken: Bağımsız değişkene bağlı olarak değişen, gözlemlediğimiz veya ölçtüğümüz sonuç.
• Kontrol Edilen Değişkenler: Deney boyunca sabit tuttuğumuz, değişmeyen faktörler.
• 💡 İpucu: Örneğin, "cismin kütlesi potansiyel enerjiyi etkiler mi?" sorusuna yanıt ararken, farklı kütleli cisimler kullanmalı (bağımsız değişken kütle), ancak hepsini aynı yükseklikten bırakmalıyız (yükseklik kontrol edilen değişken). Gözlemlediğimiz şey potansiyel enerji değişimi (bağımlı değişken).