Enerji
•
Kinetik enerji: Hareketten kaynaklanan enerji
•
Potansiyel enerji: Konumdan kaynaklanan enerji
•
•
Kimyasal enerji: Kimyasal bağların kırılması veya yapılması ile oluşan enerji
•
Mekanik dalga enerjisi: Dalga birikiminden kaynaklanan enerji
•
Elektromanyetik enerji: Manyetik alan kutup momentinden kaynaklanan potansiyel enerji
•
Radyasyon enerjisi: Elektromanyetik dalga birikiminden kaynaklanan enerji
•
Nükleer enerji: Atom çekirdeğini oluşturan parçacıkların ayrılması ile ortaya çıkan enerji
•
İyonizasyon enerjisi: Gaz halindeki bir atomdan bir elektron koparmak için gereken enerji
•
Elastik enerji: Şekil değişikliğinden kaynaklanan potansiyel enerji
•
Kütleçekimi enerjisi: Kütleçekimi alanlarından kaynaklanan potansiyel enerji
Mekanik enerji: Kinetik + potansiyel enerji (Makro boyutta)
•
Termal enerji: Mikroskobik boyuttaki mekanik enerji
İş ve Kinetik Enerji
• Enerji: Fiziksel bir sistemin iş yapabilme kabiliyeti.
• Kinetik enerji: Bir sistemin hareketinden dolayı sahip olduğu
enerji.
• m kütleli bir cismi v0 hızından v1 hızına hızlandırmak için W kadar
iş yapmak gerekirse,
• Bu ivmelenme (iş) cisme başka bir kuvvet etki edene kadar kinetik
enerji olarak korunur.
• Cismi v1 hızından v0 hızına yavaşlatmak için gereken iş W işinin
negatifidir.
• Yani m kütleli cisim hareketinden dolayı kendisini yavaşlatan
cisme –W kadar iş yapabilme kabiliyetine sahip olmuştur.
İş ve Kinetik Enerji
Kinetik enerji ve iş teoremi
Bir kuvvet ve kuvvetin uygulandığı yönde bir hareket değişimi varsa, iş söz konusudur
Dolayısı ile bir cismin konumu, sürati, ivmesi değiştiriyorsa o cisim üzerinde iş yapılıyordur
Hareket halindeki bir cisme hareket yönünde uygulanan
F kuvveti, cismin süratini v1 den v2 ye yükseltir.
Kinetik enerji
Potansiyel Enerji ve Enerjinin Korunumu
Potansiyel enerji
•
Bir (veya birden fazla cismin) cismin konumundan kaynaklanan enerji.
•
Kütle çekimi, elektrik alan, manyetik alan gibi alan kuvvetleri veya
esneklik söz konusudur.
•
Cisme etki eden kuvvetler, cismin pozisyonuna bağlı ise cisim
potansiyel enerjiye sahip olabilir.
F
F
F
Potansiyel Enerji ve Enerjinin Korunumu
Mekanik enerji = Kinetik enerji + Potansiyel enerji
• Mekanik enerji, kapalı bir sistemde her zaman korunur.
• Kinetik enerji potansiyel enerjiye, potansiyel enerji kinetik enerjiye dönüşebilir.
• Ancak sistemin toplam enerjisi (başka bir kuvvet etki etmediği sürece) sabittir.
h0
I
II
III
I – Etoplam = ½ mv02 + mg(h0-h1)
II – Etoplam = ½ mvx2 + mg(hx-h1)
hx
h1
III – Etoplam = ½ mv12 + mgh1
Potansiyel Enerji ve Enerjinin Korunumu
Esneklik potansiyel enerjisi (Elastik enerji):
• Cismin şekline veya hacmine bağlı olan enerjidir.
• Bir cismin şeklini değiştirmek için yapılan iş, cisme yüklenen esneklik potansiyel
enerjisine eşittir.
• Bütün malzemelerin, kırılmadan veya kalıcı şekil değişikliklerine uğramadan
maruz kalabileceği maksimum esneme miktarı farklıdır.
• Maksimum esneme miktarına kadar şekli değişen cisme yüklenen potansiyel
enerjinin tamamı kinetik enerjiye dönüştürülebilir.
• Maksimum esneme noktasının ötesinde şekli değişen cisimlere yüklenen
enerjinin bir kısmı, kalıcı şekil değişikliğine veya kırılmaya harcanmıştır.
• Maksimum esneme noktası, cismin esneklik katsayısına bağlıdır.
Potansiyel Enerji ve Enerjinin Korunumu
Esneklik potansiyel enerjisi (Elastik enerji):
Potansiyel Enerji ve Enerjinin Korunumu
Korunumlu kuvvetler
•
Korunumlu kuvvetlerin yaptığı iş ilk ve son potansiyel enerjiler arasındaki fark
olarak tanımlanabilir.
•
Korunumlu kuvvetlerin yaptığı iş tersine çevrilebilir hareketlerdir.
•
Korunumlu kuvvetlerin yaptığı iş kat edilen yoldan bağımsız, yer değiştirmeye
bağımlıdır.
•
Yer değiştirme sıfır ise iş sıfırdır.
Potansiyel Enerji ve Enerjinin Korunumu
Korunumlu kuvvetler
•
Kinetik ve potansiyel enerji arasında
karşılıklı dönüşüme izin veren
kuvvetler korunumlu kuvvetlerdir.
•
Kütle çekim kuvveti, yay gerilmesıkışma kuvveti
•
Yaptıkları iş tersine çevrilebilir
•
Bir noktadan diğer noktaya farklı
yollardan hareket edilirken yapılan iş,
kat edilen yoldan bağımsızdır,
sadece yer değiştirmeye bağlıdır.
Potansiyel Enerji ve Enerjinin Korunumu
Korunumsuz kuvvetler
•
Sürtünme kuvveti, sıvı direnci, hava direnci: Her zaman hareketin tersi yönünde
etki eder, dolayısıyla her zaman negatif iş yapar.
•
Korunumsuz kuvvetlerin yaptığı iş sistemin toplam mekanik enerjisini değiştirir.
•
Genellikle mekanik enerjiden başak bir enerji formuna dönüşüm söz konusudur.
•
Korunumsuz kuvvetlerin yaptığı iş, kat edilen yola bağlıdır.
Potansiyel Enerji ve Enerjinin Korunumu
m=70kg
1- Trambolinin esneme katsayısı
12500 N/m ise adam tramboline
düştüğünde trambolin en fazla ne
kadar esner?
h=1,46m
2- Trambolin adamı geri fırlattığı
anda adamın hızı nedir?
Potansiyel Enerji ve Enerjinin Korunumu
θ=35o
m=600kg
Güllenin kesikli çizgiden geçtiği andaki kinetik enerjisi nedir?
Potansiyel Enerji ve Enerjinin Korunumu
1- Yay x= 50cm çekilip bırakıldığında okun
yaydan çıkış hızı 20m/s ise yayın elastik
sabiti nedir?
2- Yay x=35cm çekildiğinde okun yaydan
çıkış hızı kaç m/s olur?
x
mok=30gr
h
3- Okçu çelik zırh giyen düşmanlarına karşı
oklarının etkisini artırmak için okunda ve
yayında ne gibi değişiklikler yapabilir?
4- Okçu okunu yerden h= 150cm yüksekten
tutup yayı x=35cm gererek atarsa (hava
sürtünmesi ihmal edildiğinde) okun
ulaşabileceği en fazla uzaklık kaç m’dir?
5- Okçu aynı koşullarda okunu 30m ileri
atmak isterse yayı kaç cm germelidir?
Momentum, İtme ve Çarpışma
•
Momentum (devinirlik): Cismin kütlesi ile hızının çarpımına eşittir
•
p = mv (kgm/s)  F =ma = m (dv/dt) = mv (d/dt)
•
Vektörel bir büyüklüktür ve yönü her zaman hız ile aynı yöndedir.
•
p = mv
•
İtme kuvveti: Belirli bir zaman aralığında bir parçacığın momentumunda
değişime neden olan kuvvet.
•
J = ΣFΔt F = dp/dt = p2-p1/t2-t1
K= ½mv2

F(t2-t1) = p2-p1
Momentum, İtme ve Çarpışma
Momentum, İtme ve Çarpışma
Momentum, İtme ve Çarpışma
Momentumun korunumu
• Bir sistemde parçacıkların birbirleri üzerine uyguladıkları kuvvetler: iç kuvvet
• Sistem dışından sistemdeki parçacıklara uygulanan kuvvetler: dış kuvvet
• Dış kuvvetlerin vektörel toplamı sıfır ise sistem yalıtılmış (izole) bir sistemdir
• Yalıtılmış bir sistemde parçacıkların ayrı ayrı momentumları değişse de sistemin
toplam momentumu sabit kalır
Momentum, İtme ve Çarpışma
Momentumun korunumu
Momentum, İtme ve Çarpışma
Çarpışmalar
• Çarpışma: Birden fazla cisim arasındaki kısa süreli güçlü etkileşimler.
• Esnek çarpışma: Cisimler arasındaki kuvvetlerin korunumlu olduğu
ve sistemin toplam mekanik enerjisinin değişmediği çarpışmalar
• Esnek olmayan çarpışma: Sistemin toplam mekanik enerjisinin
değiştiği çarpışmalar
• Hiç esnek olmayan çarpışma: Birden fazla cismin çarpışma
esnasında birbirine yapışıp tek bir cisim olarak hareketlerine devam
ettikleri çarpışmalar
Momentum, İtme ve Çarpışma
Çarpışmalar
Esnek çarpışma
Esnek olmayan
çarpışma
Hiç esnek
olmayan çarpışma
Momentum, İtme ve Çarpışma
Çarpışmalar
Hiç esnek olmayan çarpışma
v2
mA+mB
v2
mA+mB
vA
mA
vB
mB
mB
vA
mA
Momentum, İtme ve Çarpışma
Çarpışmalar
Hiç esnek olmayan çarpışma
Momentum, İtme ve Çarpışma
Çarpışmalar
Esnek çarpışma
mA
mA
mB
vA2
vB2
vA1
vB1
mB
Momentum, İtme ve Çarpışma
Çarpışmalar
vA2
Esnek çarpışma
mB
mB
vA
mA
mA
vA2
Download

FİZ 103C 10. hafta 1