Bu ders notu, 7. sınıf Fen Bilimleri dersinin önemli konularından olan "Kuvvet, İş ve Enerji İlişkisi" ünitesini kapsamaktadır. Fiziksel anlamda işin ne olduğu, işin nelere bağlı olduğu, kinetik enerji, çekim potansiyel enerjisi ve esneklik potansiyel enerjisi gibi enerji çeşitleri ile bu enerjilerin günlük hayattaki karşılıkları ve birbirleriyle olan ilişkileri bu notta detaylıca açıklanmıştır. Ayrıca, bilimsel deney tasarlama ve değişkenleri kontrol etme becerileri de vurgulanmıştır.

💪 Fiziksel Anlamda İş Nedir?

• Fiziksel anlamda iş yapabilmek için iki temel şartın aynı anda gerçekleşmesi gerekir:
• Bir cisme kuvvet uygulanmalıdır.
• Cisim, uygulanan kuvvet doğrultusunda yer değiştirmelidir.
• Eğer kuvvet uygulandığı halde cisim hareket etmiyorsa (örneğin duvara itmek) veya cisim kuvvetin uygulandığı yöne dik bir doğrultuda hareket ediyorsa (örneğin sırtında çanta taşıyan birinin düz yolda yürümesi), fiziksel anlamda iş yapılmaz.
• İşin birimi Newton metre (N·m) veya Joule (J) olarak ifade edilir. 1 Joule = 1 N·m'dir.
• Yapılan işin büyüklüğü, uygulanan kuvvetin büyüklüğü ile cismin aldığı yolun çarpımına eşittir:
  $W = F \times x$
  (Burada W: İş, F: Kuvvet, x: Yol)
• Örnek: Bir kutuyu iterek 5 metre ileri taşımak iş yapmaktır. Sırtında ağır bir çanta ile merdiven çıkmak iş yapmaktır. Ancak ağır bir çantayla düz yolda yürümek veya bir duvarı itmek fiziksel anlamda iş değildir.
• ⚠️ Dikkat: Günlük hayatta "iş yapmak" dediğimiz birçok eylem (ders çalışmak, düşünmek) fiziksel anlamda iş değildir! Fiziksel iş için mutlaka hareket ve kuvvetin aynı doğrultuda olması gerekir.

⚡️ Enerji Çeşitleri

• Enerji, iş yapabilme yeteneğidir. Farklı durumlarda farklı enerji türleri ortaya çıkar.

🏃 Kinetik Enerji

• Hareket eden cisimlerin sahip olduğu enerjidir. Bir cisim ne kadar hızlı hareket ederse veya kütlesi ne kadar büyük olursa kinetik enerjisi de o kadar fazla olur.
• Kinetik enerji, cismin kütlesi (m) ve süratinin (hızının) karesi (v²) ile doğru orantılıdır.
  $KE = \frac{1}{2}mv^2$
• Örnekler: Koşan bir çocuk, uçan bir kuş, hareket eden bir araba, yuvarlanan bir top.
• 💡 İpucu: Sürat, kinetik enerjiyi kütleden daha fazla etkiler çünkü formülde süratin karesi alınır. Küçük bir sürat artışı bile kinetik enerjide büyük bir artışa neden olabilir.

⛰️ Çekim Potansiyel Enerjisi (Yer Çekimi Potansiyel Enerjisi)

• Cisimlerin bulundukları yükseklikten dolayı sahip oldukları enerjidir. Cismin kütlesi ve yerden yüksekliği arttıkça çekim potansiyel enerjisi de artar.
• Çekim potansiyel enerjisi, cismin kütlesi (m), yer çekimi ivmesi (g) ve yüksekliği (h) ile doğru orantılıdır.
  $PE_g = mgh$
• Örnekler: Dolabın rafındaki kitap, yüksek bir dağın tepesindeki kaya, ağacın dalındaki elma.
• ⚠️ Dikkat: Potansiyel enerji için bir referans noktası (genellikle yer seviyesi) belirlenir. Yükseklik bu referans noktasına göre ölçülür.

🏹 Esneklik Potansiyel Enerjisi

• Esnek cisimlerin (yay, lastik, sünger vb.) sıkıştırılması veya gerilmesi sonucunda depoladıkları enerjidir.
• Bir yay ne kadar çok sıkıştırılır veya gerilirse, depoladığı esneklik potansiyel enerjisi de o kadar fazla olur.
• Örnekler: Sıkıştırılmış bir yay, gerilmiş bir lastik, gerilmiş ok yayı.
• 💡 İpucu: Esneklik potansiyel enerjisi, cisim serbest bırakıldığında kinetik enerjiye dönüşerek iş yapabilir (örneğin, yayı serbest bırakınca cismi fırlatması).

🔄 İş ve Enerji Arasındaki İlişki

• Yapılan iş, enerjideki değişime eşittir. Bir cisme iş yapıldığında, cismin enerjisi artar veya bir enerji türü başka bir enerji türüne dönüşür.
• Örneğin, bir cismi yukarı kaldırmak için iş yaptığımızda, cismin çekim potansiyel enerjisini artırmış oluruz.
• Sıkıştırılmış bir yayı serbest bıraktığımızda, yaydaki esneklik potansiyel enerjisi, yayı ittiği cismin kinetik enerjisine dönüşür.
• Enerji asla yok olmaz, sadece bir türden başka bir türe dönüşür veya bir yerden başka bir yere aktarılır (Enerjinin Korunumu İlkesi).

🔬 Bilimsel Deney Tasarımı ve Değişkenler

• Fen bilimlerinde bir hipotezi test etmek veya değişkenler arasındaki ilişkiyi incelemek için deneyler yaparız.
• Bir deney tasarlarken üç tür değişkeni iyi anlamak önemlidir:
• Bağımsız Değişken: Deneyde bizim değiştirdiğimiz, etkisini merak ettiğimiz değişkendir. (Örneğin, kuvvetin işe etkisini incelerken uyguladığımız kuvvet.)
• Bağımlı Değişken: Bağımsız değişkene bağlı olarak değişen, deney sonucunda gözlemlediğimiz veya ölçtüğümüz değişkendir. (Örneğin, uygulanan kuvvete bağlı olarak yapılan iş.)
• Kontrol Edilen Değişkenler (Sabit Tutulan Değişkenler): Deney boyunca sabit tutulan, değiştirilmeyen değişkenlerdir. Bu değişkenler, bağımsız değişkenin bağımlı değişken üzerindeki etkisini net bir şekilde görebilmek için önemlidir. (Örneğin, kuvvetin işe etkisini incelerken cismin aldığı yolun sabit tutulması.)
• 💡 İpucu: Bir deneyde sadece bir bağımsız değişken değiştirilmeli, diğer tüm koşullar sabit tutulmalıdır. Aksi takdirde, sonucun hangi değişkenden kaynaklandığını anlayamayız.