Fizikteki en önemli kavramlardan biri kinetik enerji kavramıdır. Fen bilgisi 7. sınıf müfredatından itibaren kinetik enerjiyle ilgili sorularla karşılaşırız. Bu yazıda en temel bilgi olur kinetik enerji nasıl oluşur öğreneceğiz. Dilerseniz önce kinetik enerji nedir tanımlayalım. Ardından nasıl oluştuğuna değinelim.
Hareketli bir cismin kütle ve hızından dolayı sahip olduğu enerjiye kinetik enerji denir.
Kinetik enerji formülü yazısında formülün nereden geldiğini ispatıyla açıklamıştır. Kinetik enerji 1/2.m.v2 ile bulunur. Kinetik enerji nasıl hesaplanır derseniz bu formül yeterli olacaktır.
Kinetik Enerjinin Oluşumu
Kinetik enerjinin nasıl oluştuğunu anlamak için enerjinin temel mantığını anlamamız gerekir. Enerji yok edilmez, yoktan da var edilmez. Yalnızca form değiştirir.
Enerji aynı zamanda iş yapabilme kapasitesidir. Bir cisme kuvvet uygulayıp ona hız kazandırırsanız iş yapmış olursunuz. Cismin kütlesi ve hızı varsa cisme kinetik enerji kazandırılmış olur. Çünkü hareket eden bir cisim iş yapabilme kapasitesine sahiptir.
Bunu basit bir örnekle açıklayalım. Bilardo topuna vurduğunuz zaman ona bir hız kazandırırsınız. Sonuç olarak bilardo topunun kazandığı momentumdan dolayı iş yapma yeteneği vardır. Bu top başka bir topa değdiğinde onu hareket ettirebilir. Yani iş yapabilir. İşte kazanılan bu enerjiye kinetik enerji denmektedir.
Konuyu daha iyi anlamanız için şöyle bir örnek de verelim. Hidroelektrik santrallerde su, türbinleri hareket ettirir. Türbinlerin hareketiyle elektrik enerjisi üretilir. Yani hareket enerjisi elektrik enerjisine dönüşmektedir. Dolayısıyla hareket enerjisi dediğimiz bir enerji türü bulunmaktadır ve bu enerji başka enerjilere de dönüşmektedir.
Kinetik Enerji Formülü ve İspatı
Kinetik enerjinin formülünü verdiğimiz yazıda ispatı yapmıştır. Burada tekrar basitçe yapabiliriz.
- Fizikte temel iş formülü W = F.x şeklindedir.
- Zamansız hız formülünü üzerinden Vson2 = Vilk2 + 2ax eşitliği kurulur. Cismin ilk hızı 0 olduğundan Vson2 = 2ax olur.
- Denklemdeki x’i yani yolu yalnız bırakalım. Yol x = Vson2 / 2a olur.
- Newton’un temel kanunu yazalım: F = m.a
- Yukarıdaki iş formülü ile temel bağıntıyı birleştirelim: W = m.a.x elde edilir.
- Yukarıda yolu veren bağıntıyı burada yerine yazalım: W = m.a.Vson2 / 2a
- Denklemde a’lar birbirini götürürse W = m.V2 / 2 elde edilir. Bu da kinetik enerji formülüdür.
İlk hızsız sabit duran bir cisme F kuvveti uygulanıp V hızına ulaştığını düşünürsek yukarıdaki ispat daha iyi oturacaktır.
Kinetik Enerji Nelere Bağlıdır?
Kinetik enerji nelere bağlıdır biraz değinelim. Formülde kütle ve hızın olduğunu görmekteyiz. Ancak hızın karesi olduğu için hız değiştiğinde kinetik enerji daha çok değişir.
Daha önce kinetik enerji çözümlü sorular yazısında çeşitli örnek soruları çözdük. Bu sorularda da gördüğümüz üzere hız 2 katına çıktığında kinetik enerji 4 katına çıkmaktadır.
İş güç enerji sorularında uygulanması gereken temel mantık şudur. Bir sisteme ne kadar enerji verilirse o kadar enerji kazanılır. Tabi bu tür sorularda sürtünmenin olmadığına dikkat etmek gerekir. Sürtünmeli ortamlarda sürtünmeden dolayı bir kısım enerji ısıya dönüşerek kaybolur.
Kısacası kinetik enerji kütle ve hıza bağlıdır. Hızın değişmesi kütlenin değişmesinden daha fazla etki etmektedir.