Çekim potansiyel enerjisi ve kinetik enerji temel enerji türlerindendir. Kısa, anlaşılır ve adım adım açıklıyorum.
Çekim potansiyel enerjisi (yerçekimi potansiyel enerjisi)
- Tanım: Bir cismin yerden belli bir yükseklikte bulunmasından dolayı sahip olduğu enerjidir. Cisim yüksekteyken potansiyel enerji fazladır; cisim düştüğünde bu enerji azalır ve başka enerjilere dönüşebilir.
- Yakın dünyanın yüzeyinde kullanılan formül: U = m·g·h
- U = potansiyel enerji (joule, J)
- m = kütle (kilogram, kg)
- g = yerçekimi ivmesi (dünya için ≈ 9.8 m/s²)
- h = referans seviyesine (genellikle zemin) göre yükseklik (metre, m)
- İleri düzey notu: İki kütle arasında genel çekim potansiyeli formülü U = -G·m1·m2 / r şeklindedir (g: sabit değil, G evrensel çekim sabiti, r = aralarındaki uzaklık).
İpucu:
Potansiyel enerji yükseklikle doğru orantılıdır: h iki kat olursa U iki kat olur. Referans (0) seviyesini seçmek serbesttir; önemli olan farktır.
Kinetik enerji
- Tanım: Hareket halindeki bir cismin sahip olduğu enerjidir. Hız arttıkça kinetik enerji hızın karesiyle artar.
- Formül: K = 1/2 · m · v²
- K = kinetik enerji (joule, J)
- m = kütle (kg)
- v = hız (m/s)
- Önemli nokta: Hız ikiye katlanırsa kinetik enerji dört katına çıkar (çünkü v²).
Örnek:
Örnek hesap:
- 2 kg kütleli bir top 5 m yüksekteyse potansiyel enerjisi U = m·g·h = 2·9.8·5 ≈ 98 J.
- Eğer top serbest düşerse (hava direnci yok sayılırsa) yere çarptığı anda kinetik enerjisi yaklaşık 98 J olur. Bu durumda hız v = sqrt(2·K/m) = sqrt(2·98/2) ≈ 9.9 m/s
Enerjinin korunumu
- Kapalı bir sistemde (dışarıya enerji verilmezse/kaçırılmazsa) toplam enerji sabittir. Bu yüzden çekim potansiyel enerji kinetik enerjiye dönüşebilir ve tersine.
İpucu:
Bir salıncakta en yüksek noktada potansiyel enerji maksimumdur; en alçak noktada kinetik enerji maksimumdur.
Yaygın Hata:
Çok sık yapılan hata: Kinetik enerjide hızı doğrudan kullanmak yerine karesini unutmak. Ayrıca potansiyel enerjiyi hesaplarken hangi seviyenin sıfır alındığını belirtmemek yanlış sonuç verir.
Birimler ve dikkat edilmesi gerekenler
- Her iki enerjinin birimi joule (J).
- Hava direnci veya sürtünme varsa potansiyel enerjinin tamamı kinetiğe dönüşmez; bir kısmı ısıya veya sese dönüşür.
- Formüllerde kütle SI biriminde (kg), hız m/s, yükseklik metre (m) olmalı.
İpucu:
Problemleri çözerken önce hangi enerjinin verildiğini ve hangi enerjiye dönüşeceğini netleştir; sonra formülleri uygulamak işleri kolaylaştırır.
🤔 İlgili Sorular:- Bu bilgi gerçek hayatta ne işime yarayacak?
- Potansiyel enerji neden referans seviyesine bağlıdır ve günlük hayatta nasıl seçilir?
- Hava direnci varsa potansiyel enerjinin nereye gittiğini nasıl hesaplarız?