Kinetik Enerji Nedir, Kinetik Enerji Örnekleri 

Kinetik enerji nedir: Kinetik enerjiyi hesaplamak için formül kullanılmaktadır. Ayrıca deneyler ile de kinetik enerji hesaplanabilmektedir. Kütle, hız ve yapılan iş ölçülürse, kinetik enerji bulunur.

Kinetik Enerji Nedir

Kinetik enerji: Bir cismin hareketinden dolayı sahip olduğu enerjiye kinetik enerji (kinetic energy) denir. Faydalı iş yapabilen hareket enerjisidir.

Bir cisim ivmelendirmek istenirse, ona bir kuvvet uygulanması gerekir. Halbuki kuvvet uygulamak iş yapmayı gerektirir. İşin yapılmasıyla enerji cisme aktarılır ve bu cisim yeni bir sabit hızla hareket eder. Aktarılan bu enerjiye kinetik enerji denir ve cismin kütlesine ve ulaştığı hıza bağlıdır. Kütle ve hız ile ilişkilidir.

Formülü

 

 

• m: kütle (kilogram)
• v: hız (m/s)
• E: enerji (joule)

Kinetik enerji, kütle değeri ve hızın karesi ile doğru orantılıdır.

Birimi

Kinetik enerjinin simgesi “Ek” ve birimi “jouledir.”

 

 

İş birimi ile enerji biriminin aynı olduğuna dikkat edilmelidir. Bu bağlamda bu birimler

aşağıdaki gibi eşitlenir.

 

 

Kinetik enerji skaler bir büyüklüktür.

Örnek: Kütlesi 1200 kg olan bir otomobil 20 m/sn. hızla hareket ederken kinetik enerjisi ne kadar olur?

Çözüm:

Kinetik Enerji Çeşitleri

Cismin hareketine göre öteleme, dönme ve yüksek hızda kinetik enerjisi olmak üzere üç çeşidi vardır.

Öteleme kinetik enerjisi

Bir cisim hareket halinde ne kadar ağırsa, o kadar kinetik enerjisi vardır. Doğrusal bir yolda giden cismin kinetik enerjisine, öteleme kinetik enerji denir.

Dönme kinetik enerjisi

Kütle merkezinden geçen bir doğru etrafında dönen cisimlerin sahip olduğu kinetik enerjidir.

Yüksek hızda kinetik enerji

Newton mekaniği’ nin yasaları, ışık hızına oranla küçük hızlarda hareket eden parçacıkların hareketlerini tanımlamada geçerlidir. Parçacık hızları c ile karşılaştırılabilir olduğunda görelilik teorisinin öngördüğü denklemler Newton mekaniğindeki denklemlerin yerini alır. Görelilik teorisine göre, çok büyük {v} hızıyla hareket eden {m} kütleli bir parçacığın kinetik enerjisi:

Bu açıklamaya göre c den daha büyük hızlar yoktur. Çünkü v c ye yaklaşırken   E  sonsuza gider.

Kinetik Enerjiyi Etkileyen Faktörler 

Kinetik enerji kütle ve hıza bağlı olarak değişir.

• Kinetik enerji, kütle ile doğru orantılıdır. Bir diğer ifade ile kütle arttıkça kinetik enerji artar. Örnek, eşit hızla hareket eden otobüs ile arabanın kinetik enerjileri birbirinden farklıdır. Otobüsün kinetik enerjisi, sahip olduğu kütleye bağlı olarak daha fazladır.
• Kinetik enerji hız ile de doğru orantılıdır. Hız arttıkça, cisimlerin kinetik enerjisi de artar. Kütleleri eşit olan iki maddeden hızı daha fazla olanın kinetik enerjisi daha fazladır. Örnek, kütleleri eşit olan iki atletten, saatte 10 km hız ile koşanın kinetik enerjisi, saatte 5 km hız ile koşana göre daha fazladır.

Kinetik Enerji Örnekleri

Duran bir cismin kinetik enerjisi olmaz. Ama hareketli cisimler iş yapabilme yeteneğine sahiptirler. Yani bu cisimlerin enerjileri vardır. Bu hareketinden dolayı cisimler kinetik enerji kazanır. Akan su, hareket hâlindeki araba, fırlatılan bir taş, yüksekte uçmakta olan bir kuşun kinetik enerjileri vardır. Yine bir taşın fırlatılması, yürüme, koşma ve gemilerin hareketi kinetik enerjinin örnekleridir. Kinetik enerjinin miktarı, cismin hızı ve kütlesi ile doğru orantılıdır.

Enerji Dönüşümleri

Enerji çeşitleri birbirlerine dönüşebilirler. Yukarı doğru fırlatılan bir taşın belli bir kinetik enerjisi vardır. Yukarı hareketi sırasında hızı azaldığı için kinetik enerjisi azalır. Buna rağmen, yükseklik kazandığı için potansiyel enerjisi artar. Yani cismin kinetik enerjisi potansiyel enerjiye dönüşür.

Kinetik enerji cisimler arasında aktarılabilir ve diğer enerji türlerine dönüştürülebilir. Hareket enerjisi (kinetik enerji) bir iş yaptığında mekanik enerji olarak ortaya çıkar. Elektrik santrallerinde türbine çarpan suyun mekanik enerjiye dönüşür. Pense ile kablo keserken, tornavida ile vida sıkarken vb. durumlarda da mekanik enerji üretilmiş olur. Elde edilen mekanik enerji ile her hangi bir iş yapılabileceği gibi elektrik enerjisi de üretilir.

Mekanik Enerji Nedir?

Mekanik bir sistemin bileşenlerindeki potansiyel ve kinetik enerjinin toplamı olarak ifade edilir. Bu enerji cismin hareketi ve konumu ile ilişkilidir.

Rüzgar enerji santrallerinde, rüzgar türbini pervaneyi kinetik enerjisinden ile çevirir. Bu pervaneye bağlı jeneratör de elektrik üretir. Böylece rüzgarın kinetik (hareket) enerjisi elektrik enerjisine dönüşmüş olur. Mekanik enerji korunumludur. Aralarında değişme olabilir.

Rüzgarların kütlesel debilerinden ve hızlarından dolayı kinetik enerjileri vardır. Kinetik enerjiyi formül üzerinde kabaca bulmak mümkündür. Cismin kütlesi ve hızı kinetik enerjiyi belirlediğinden K x E = 1/2mv² şeklinde açıklanabilir.

Potansiyel Enerji Nedir?

Potansiyel enerji: Cisimlerin bir alanda bulundukları fiziksel durumlardan dolayı depoladığı kabul edilen enerjidir.

Potansiyel Enerji Formülü

Potansiyel Enerji (Ep, Joule) = m . g . h

Belli bir yükseklikteki suyun, yüksekliği oranında bir potansiyel enerjisi vardır. Bu potansiyel enerjiye hidrolik enerji kaynağı denir. Hidrolik enerji; barajda biriken suyun yüksekten düşerken sahip olduğu bir kinetik enerjisi vardır. kinetik enerji sayesinde aşağıda bir su tribünü pervanesinin çevrilmesi ile elektrik  enerjisine dönüşür.

Ortalama Kinetik Enerji

Bir maddeyi oluşturan taneciklerin sahip olduğu ortalama kinetik enerjisi sıcaklıktır. Maddeyi oluşturan taneciklerin kinetik enerjileri birbirinden farklıdır. Çünkü tanecikler kinetik enerjilerini birbirlerine çarpışma sonucu aktarırlar. Bununla birlikte her bir taneciğin kinetik enerjisi sürekli değişim halindedir.

Aynı sıcaklıktaki maddedeki taneciklerin kinetik enerjisi birbirinden farklıdır. Sonuçta sıcaklık, taneciklerin tamamının ortalama kinetik enerjisidir. Tüm moleküllerin kinetik enerjisinin toplamını tanecik sayısına böleriz. O maddenin ortalama kinetik enerjisini buluruz. Bulunan değerlerde hangi maddede değer daha fazla çıkarsa o maddenin sıcaklığı daha fazladır.

Bir su kütlesi düşerken potansiyel enerjisi, kinetik enerjiye dönüşür. Bu kinetik enerji bir su türbini döndürür. Bu türbinin dönme mili, bir su kabı içindeki karıştırıcıyı da döndürürse,  kap içinde bulunan suyun, sıcaklık derecesi yükselir. Suyun kazandığı ısı, türbini döndüren suyun kinetik enerjisidir. O halde ısı da bir enerjidir.

Isınan cisimler iş yaparlar. Gaz dolu bir kabın altı ısıtıldığı zaman kabın kapağı yükselir. Bu durumda ısı enerjisi potansiyel enerjiye dönüşmüştür. T sıcaklığındaki bir cismin sahip olduğu enerji,

1/2 K x T2 formülü ile ifade edilir. K Boltzmann sabitidir.