7. Sınıf Fen: Kuvvet, İş ve Enerji İlişkisi

Konu Özeti

Kuvvet, iş ve enerji konusu, bir cisme uygulanan kuvvetin cismi yer değiştirmesi durumunda ne kadar enerji aktarıldığını inceler. Bu konuda işin ne zaman yapılıp ne zaman yapılmadığını, kinetik ve potansiyel enerjiyi ve enerjinin korunumu ilkesini öğreneceksin. Günlük hayatta yorulmak ile fiziksel anlamda iş yapmak arasındaki farkı anlamak konunun en önemli adımıdır. Bu notta örneklerle kavramları adım adım pekiştireceğiz.

Temel Kavramlar

Fizikte iş, bir cisme kuvvet uygulanıp cismin kuvvet yönünde yer değiştirmesiyle yapılır. Cisim yer değiştirmiyorsa fiziksel anlamda iş yapılmamış olur.

• İş, uygulanan kuvvetle doğru orantılıdır: yol aynıyken kuvvet iki katına çıkarsa iş de iki katına çıkar.
• İş, yer değiştirmeyle (yolla) doğru orantılıdır: kuvvet aynıyken yol iki katına çıkarsa iş de iki katına çıkar.
• Kuvvet uygulandığı hâlde cisim yer değiştirmiyorsa iş yapılmaz; duvarı itmek buna örnektir.
• Kuvvet yola dik ise iş yapılmaz; yatay yolda yukarı yönlü kuvvetle taşınan yükte olduğu gibi.
• İş bir enerji aktarımıdır ve birimi joule (J) dür.

İş (W) = Kuvvet (F) × Yol (x) [W: J, F: N, x: m]

Enerji, iş yapabilme yeteneğidir ve birimi joule (J) dür. Hareket eden cisimler kinetik enerjiye, konumu veya durumu nedeniyle enerji depolayan cisimler ise potansiyel enerjiye sahiptir.

• Kinetik enerji, kütlesi ve hızı olan cisimlerde bulunur; kütle arttıkça artar.
• Hız arttıkça kinetik enerji çok daha fazla artar; bu yüzden hızlı giden bir araç büyük zarara yol açabilir.
• Yer çekimi potansiyel enerjisi cismin kütlesine ve yerden yüksekliğine bağlıdır; yükseklik arttıkça artar.
• Esneklik potansiyel enerjisi, yayın sıkışma veya uzama miktarı arttıkça artar.
• Aynı yükseklikteki farklı kütleli cisimlerden kütlesi büyük olanın potansiyel enerjisi büyüktür.

Enerji yoktan var edilemez, vardan yok edilemez; yalnızca bir türden başka bir türe dönüşür ya da bir cisimden diğerine aktarılır. Buna enerjinin korunumu denir.

• Yukarıdan serbest bırakılan cisim düşerken potansiyel enerjisi azalır, kinetik enerjisi artar.
• Yukarı atılan cisim çıkarken kinetik enerjisi azalır, potansiyel enerjisi artar.
• Sürtünmesiz ortamda kinetik ve potansiyel enerjinin toplamı (mekanik enerji) sabit kalır.
• Sürtünme varsa enerjinin bir kısmı ısı enerjisine dönüşür; toplam enerji yine korunur.
• Günlük örnekler: Lambada elektrik enerjisi ışık ve ısı enerjisine, bitkide ışık enerjisi kimyasal enerjiye dönüşür.

Toplam enerji (başlangıç) = Toplam enerji (son)