🎓 7. Sınıf Kuvvet, İş ve Enerji İlişkisi Test 2 - Ders Notu ve İpuçları
Sevgili öğrenciler, bu ders notu, "Kuvvet, İş ve Enerji İlişkisi" ünitesindeki temel kavramları pekiştirmeniz ve sınavlarda başarılı olmanız için hazırlandı. Bu notta, fen anlamında işin ne olduğu, enerjinin tanımı ve çeşitleri olan kinetik enerji ile potansiyel enerji (çekim potansiyel enerjisi ve esneklik potansiyel enerjisi) arasındaki ilişkiler detaylı bir şekilde ele alınmıştır. Konuları dikkatlice tekrar ederek önemli noktaları kavramaya çalışın.
İş Kavramı
- Fen Anlamında İş: Bir cisme uygulanan kuvvetin, cismi kendi doğrultusunda hareket ettirmesi durumunda "iş yapılmış" sayılır.
- İşin yapılabilmesi için iki temel şart vardır:
- Cisme bir kuvvet uygulanmalıdır.
- Cisim, uygulanan kuvvet doğrultusunda yer değiştirmelidir.
- Örneğin, sırtında çanta taşıyan bir kişi yatay yolda yürürken, çantaya yukarı doğru bir kuvvet uygular ancak çanta yatayda yer değiştirir. Bu durumda fen anlamında iş yapılmaz. Ancak çantayı yukarı kaldırırken veya merdiven çıkarken iş yapar.
- İşin Formülü: İş = Kuvvet x Yol (W = F x d)
- İşin Birimi: Joule (J). Kuvvetin birimi Newton (N), yolun birimi metre (m) olduğunda, işin birimi Newton-metre (N·m) veya Joule (J) olur.
- Yer Çekimine Karşı Yapılan İş: Bir cismi yerden yukarı kaldırmak için yer çekimi kuvvetine karşı iş yapılır. Bu iş, cismin ağırlığı ile yükseltildiği yüksekliğin çarpımına eşittir. (İş = Ağırlık x Yükseklik)
💡 İpucu: Bir cismi aynı yüksekliğe çıkarmak için farklı eğik düzlemler veya doğrudan kaldırma yöntemleri kullanılsa bile, sürtünmeler önemsiz ise yer çekimine karşı yapılan iş her zaman aynıdır. Çünkü yapılan iş sadece cismin ağırlığına ve yükseltildiği yüksekliğe bağlıdır.
Enerji Kavramı
- Enerji: Bir cismin, canlının veya sistemin iş yapabilme yeteneğidir.
- Enerjinin Birimi: İşin birimi gibi Joule (J)'dür.
Kinetik Enerji
- Tanımı: Hareket halindeki cisimlerin sahip olduğu enerjidir. Bir cisim hareket ediyorsa kinetik enerjisi vardır.
- Bağlı Olduğu Faktörler:
- Kütle (m): Cismin kütlesi arttıkça kinetik enerjisi artar.
- Sürat (v): Cismin sürati arttıkça kinetik enerjisi artar.
- Kinetik enerji, kütle ve süratin karesiyle doğru orantılıdır. (KE = 1/2 * m * v2)
- ⚠️ Dikkat: Kinetik enerji üzerinde süratin etkisi, kütlenin etkisinden daha fazladır. Sürat iki katına çıktığında kinetik enerji dört katına çıkar.
- Hareketsiz (durgun) cisimlerin sürati sıfır olduğu için kinetik enerjileri de sıfırdır.
Potansiyel Enerji
- Tanımı: Cisimlerin konumlarından veya esnekliklerinden dolayı sahip oldukları enerjidir.
- İki çeşidi vardır:
- Çekim Potansiyel Enerjisi:
- Tanımı: Cismin yerden yüksekliğinden dolayı sahip olduğu enerjidir.
- Bağlı Olduğu Faktörler:
- Ağırlık (veya Kütle): Cismin ağırlığı arttıkça çekim potansiyel enerjisi artar.
- Yükseklik: Cismin yerden yüksekliği arttıkça çekim potansiyel enerjisi artar.
- Çekim potansiyel enerjisi, ağırlık ve yüksekliğin çarpımına eşittir. (ÇPE = Ağırlık x Yükseklik)
- ⚠️ Dikkat: Eğer iki farklı cismin çekim potansiyel enerjileri eşitse, ağır olan cisim daha alçakta, hafif olan cisim ise daha yüksekte olmalıdır. Ağırlık ile yükseklik arasında ters orantı vardır.
- Esneklik Potansiyel Enerjisi:
- Tanımı: Esnek cisimlerin (yay, lastik vb.) sıkışması veya gerilmesi sonucunda depoladıkları enerjidir.
- Bağlı Olduğu Faktörler:
- Uzama veya Sıkışma Miktarı: Esnek cismin uzama veya sıkışma miktarı arttıkça depoladığı esneklik potansiyel enerjisi artar.
- Cismin Esneklik Özelliği (Yayın Cinsi): Daha sert yaylar aynı uzama/sıkışma için daha fazla enerji depolar.
İş ve Enerji Arasındaki İlişki
- Enerji, iş yapabilme yeteneğidir. Bir iş yapıldığında enerji harcanır veya cisimlere enerji kazandırılır.
- Örneğin, bir cismi yukarı kaldırmakla (iş yapmakla) ona çekim potansiyel enerjisi kazandırmış oluruz. Hareket eden bir cisim (kinetik enerjisi olan) başka bir cisme çarptığında onu hareket ettirerek iş yapabilir.
- Enerji bir türden başka bir türe dönüşebilir (örneğin, potansiyel enerji kinetik enerjiye, kinetik enerji potansiyel enerjiye).