Mekanik Enerji: Kinetik, Potansiyel ve Esneklik Enerjisi

Konu Özeti

Enerji, iş yapabilme yeteneğidir; skaler bir büyüklüktür ve birimi joule (J) dür. Mekanik enerji, kinetik enerji ile potansiyel enerjinin toplamıdır. Bu notta öteleme kinetik, yer çekimi potansiyel ve esneklik potansiyel enerjilerin bağlı olduğu nicelikleri inceleyeceğiz. Bu konu TYT fizik sorularında enerji dönüşümü ve oran sorularının temelidir.

Temel Kavramlar

1. Öteleme Kinetik Enerjisi

Hareketli bir cismin hızından dolayı sahip olduğu enerjidir. Cismin kütlesine ve hızının karesine bağlıdır.

Ek = ½ · m · v²

• Kütle iki katına çıkarsa Ek iki katına çıkar (doğru orantılı).
• Hız iki katına çıkarsa Ek dört katına çıkar (hızın karesiyle orantılı).
• Ek her zaman sıfır veya pozitiftir; yöne bağlı değildir.
• Durgun cismin (v = 0) kinetik enerjisi sıfırdır.

2. Yer Çekimi Potansiyel Enerjisi

Cismin yerden yüksekliğinden dolayı sahip olduğu enerjidir. Kütleye, yer çekimi ivmesine ve seçilen referans seviyesine göre yüksekliğe bağlıdır.

Ep = m · g · h

• Ep; m, g ve h ile doğru orantılıdır. Ay'da g küçük olduğundan aynı cismin Ep değeri daha küçüktür.
• h, seçilen referans seviyesinden ölçülür; referans değişirse Ep değeri de değişir.
• İzlenen yol önemli değildir; yalnızca düşey yükseklik farkı belirleyicidir.

3. Esneklik Potansiyel Enerjisi

Yay gibi esnek cisimler sıkıştırılınca veya gerilince enerji depolanır. Bu enerji yayın sabitine ve denge konumundan uzanım miktarına bağlıdır.

Ep = ½ · k · x²

• k: yay sabiti (N/m), x: denge konumundan sıkışma veya uzama miktarı (m).
• k iki katına çıkarsa Ep iki katına çıkar.
• x iki katına çıkarsa Ep dört katına çıkar.
• Yay aynı miktar sıkıştırılsa da gerilse de Ep aynıdır.