İş-Kinetik Enerji prensibi
Bir cisme etki eden net kuvvet varsa, cisim ivme kazanır (yer değiştirir). Cisim ivme kazandığında, cismin hızı değişir. Başka bir deyişle, net kuvvetin yaptığı iş, cismin ilk ve son hızıyla ilişkilidir.
Sabit net kuvvetin bir cisim üzerinde yaptığı iş şöyledir:
W net = ΣF s
Newton'un ikinci yasası, bir cisme etki eden net bir kuvvet varsa, cismin ivme kazandığını belirtir.
W net = (ma) s
Net kuvvet sabit ise, cismin maruz kaldığı ivme de sabittir. Bu nedenle, ivme (a) ve yer değiştirme (s) için düzgün olmayan doğrusal hareket denklemini kullanabiliriz.
Düzgün olmayan doğrusal hareket denklemini iş denklemine dahil edin:
Açıklama: EK t = son kinetik enerji, EK o = ilk kinetik enerji, m = kütle, v t = son hız, v o = ilk hız
Bu denklem, iş-kinetik enerji teoremini oluşturur. İş-kinetik enerji teoremi bize, net işin veya bir cisim üzerindeki net kuvvetin yaptığı işin, cismin kinetik enerjisindeki değişime eşit olduğunu söyler. Ayrıca, bir cismin kinetik enerjisinin, cismi durağan halden belirli bir hızda hareket etmeye ivmelendirmek için gereken net işe eşit olduğunu ve bunun tersinin de geçerli olduğunu söyler.
Örnek soru 5: İş-kinetik enerji teoremi
Kütlesi 1000 kg olan bir araba, durmakta olan halden hareket etmeye başlıyor. Bir anda hızı 10 m/s'ye çıkıyor. Arabanın motorları tarafından yapılan net iş ne kadardır?
Çözüm :
Bilinenler: m = 1000 kg, v₀ = ilk hız = 0 m/s (araba başlangıçta durmaktadır), vt = son hız = 10 m/s
Aranıyor: Ağ
W net = 1⁄2 m (v t 2 – v Ö 2 )
Net W = 1⁄2 (1000)(10² – 0² ) = (500)(100 – 0) = (500)(100) = 50,000 Joule
İş-Kinetik Enerji prensibi nedir? İş , eksi kinetik enerjidir.
2. İş, bir cismin hızındaki değişimle nasıl ilişkilidir? Bir cisim üzerinde yapılan iş, hızını değiştirebilir. Özellikle, bir cisim üzerinde yapılan net iş, kinetik enerjisindeki değişime eşittir ve kinetik enerji, hızın karesiyle ilişkilidir. Dolayısıyla, bir cisim üzerinde pozitif net iş yapılırsa, hızı (ve dolayısıyla kinetik enerjisi) artar.
3. Bir cisme negatif iş yapıldığında kinetik enerjisine ne olur? Bir cisme negatif iş yapıldığında kinetik enerjisi azalır. Bu durum cismin yavaşlamasına neden olabilir.
4. İş-Kinetik Enerji prensibi Newton'un ikinci yasasıyla nasıl ilişkilidir? Newton'un ikinci yasası, bir kuvvetin bir cismin hareketini nasıl etkilediğini açıklarken, İş-Kinetik Enerji prensibi bu kuvvetin yaptığı işi kinetik enerjideki değişimle ilişkilendirir. Her iki kavram da kuvvetlerin bir cismin hareket ve enerji durumunu değiştirebileceği fikriyle bağlantılıdır.
5. Bir cismin kinetik enerjisi negatif olabilir mi? Hayır, kinetik enerji her zaman negatif değildir. formülüyle verilir ; burada m kütle ve v hızdır. Hem kütle hem de hızın karesi pozitif olduğundan, kinetik enerji de pozitif veya sıfırdır.
6. İş-Kinetik Enerji prensibi dairesel bir yörüngede hareket eden bir cisim için nasıl uygulanır? Sabit hızda dairesel bir yörüngede hareket eden bir cismin kinetik enerjisi sabit kalır çünkü hızı değişmez. Ancak, hızının yönü sürekli değişir. Eğer cisim üzerinde sadece merkezcil kuvvetler (gerilim veya yerçekimi kuvveti gibi) etki ediyorsa, bu kuvvetlerin yaptığı iş sıfırdır çünkü hareket yönüne diktirler. Dolayısıyla, net bir iş yapılmaz ve kinetik enerjide bir değişiklik olmaz.
7. Dış kuvvetlerin yokluğunda, bir cismin kinetik enerjisi nasıl değişir? Dış kuvvetlerin yokluğunda, cisim üzerinde hiçbir iş yapılmaz, bu da kinetik enerjisinin sabit kaldığı anlamına gelir. Bu, enerjinin korunumu ilkesinin bir tezahürüdür.
8. Bir cisim üzerinde yapılan net işin sıfır olması ne anlama gelir? Bir cisim üzerinde yapılan net işin sıfır olması, cismin kinetik enerjisinin değişmediği anlamına gelir. Cisim hala hareket ediyor olabilir, ancak hızı sabit kalır.
9. Bir cisme hiçbir iş yapılmamış olsa bile kinetik enerjiye sahip olabilir mi? Evet, bir cisim belirli bir zaman diliminde üzerine hiçbir iş yapılmamış olsa bile kinetik enerjiye sahip olabilir. Örneğin, uzayda (yerçekimsel cisimlerden uzakta) zaten hareket halinde olan bir cisim, üzerine hiçbir dış kuvvet etki etmese bile kinetik enerjisini koruyacak ve sabit bir hızla hareket etmeye devam edecektir.
10. Koruyucu olmayan kuvvetlerin yaptığı iş, bir cismin kinetik enerjisini nasıl etkiler? Koruyucu olmayan kuvvetlerin yaptığı iş, kuvvetin cismin hareketine göre yönüne ve büyüklüğüne bağlı olarak cismin kinetik enerjisini artırabilir veya azaltabilir. Örneğin, koruyucu olmayan bir kuvvet olan sürtünme genellikle negatif iş yapar ve böylece cismin kinetik enerjisini azaltır.
