Online Kolej
Kayıt Ol

12. Sınıf Fizik · Ünite 2

Mekanik Sistemlerde Verim ve Enerjinin Korunumu

Yay potansiyel enerjisi, sürtünme kayıpları ve verim kavramlarını tümevarımsal bir yaklaşımla incelediğimiz 12. sınıf fizik dersi.

Kazanım FİZ.12.2.6 · 40 dk okuma

Enerjinin Korunumu ve Dönüşümü

Merhaba gençler. Günlük hayatta kullandığımız tüm mekanik sistemler belirli bir enerji ile çalışır. Ancak hiçbir makine, kendisine verilen enerjinin tamamını faydalı bir işe dönüştüremez. Bu derste sistemdeki enerji kayıplarını ve verim kavramını tümevarımsal bir yaklaşımla ele alacağız.

Yaylı Sistemlerde Enerji

Sürtünmeli yatay bir düzlemde duran esnek bir yayı ele alalım. Yayın esneklik özelliğini belirleyen değere yay sabiti (k) diyoruz. Yayı denge konumundan bir uzanım (x) miktarı kadar sıkıştırdığımızda sisteme bir enerji vermiş oluruz. Bu enerji, yayın esneklik potansiyel enerjisi olarak depolanır.

Eyay=12kx2E_{yay} = \frac{1}{2} k x^2

Yayı serbest bıraktığımızda, depolanan bu enerji önündeki bir cisme hareket (kinetik) enerjisi olarak aktarılır. Fakat ortam sürtünmeli olduğu için enerjinin bir kısmı sürtünme kuvvetinin yaptığı iş nedeniyle ısıya dönüşerek faydalı kullanımın dışına çıkar.

Everilen=Efaydali+WsurtunmeE_{verilen} = E_{faydali} + W_{surtunme}

Tümevarımsal Akıl Yürütme ile Verim

Birkaç özel durumu inceleyelim. Sisteme 100 Joule enerji verdiğimizde 80 Joule faydalı hareket enerjisi elde ediyorsak, 20 Joule kaybolmuştur. Sisteme 200 Joule verip 150 Joule faydalı iş alıyorsak, 50 Joule sürtünmeye gitmiştir. Bu farklı örneklerden yola çıkarak şu genel kurala ulaşırız: Bir sistemin verimi, sistemden alınan faydalı enerjinin, sisteme verilen toplam enerjiye oranıdır. Özel örneklerden genel bir matematiksel modele ulaşma sürecimiz, tümevarımsal akıl yürütmenin tam kendisidir.

Verim=Alinan EnerjiVerilen Enerji×100Verim = \frac{Alinan \, Enerji}{Verilen \, Enerji} \times 100
Verilen: 100 JFaydali Is: 75 JIsiya Giden: 25 J

Özet

Mekanik sistemlerde verimi belirleyen temel değişkenler, sisteme verilen enerji ve sistemden alınan faydalı enerjidir. Sisteme dahil olan sürtünme kuvvetinin yaptığı iş arttıkça, kaybolan (ısıya dönüşen) enerji artar ve sistemin verimi doğal olarak düşer. Verim oranının hiçbir zaman yüzde yüz olamayacağını daima hatırlamalıyız.

auto_awesome

Mekanik Sistemlerde Verim ve Enerjinin Korunumu: Alıştırma Soruları

  1. Soru 1

    1. Mekanik bir sistemde verimi artırmak için aşağıdakilerden hangisi yapılmalıdır?

  2. Soru 2

    2. Bir yay 200 J enerji ile sıkıştırılmıştır. Yay serbest bırakıldığında, önündeki cisme 160 J kinetik enerji aktarmıştır. Buna göre sistemin verimi yüzde kaçtır?

  3. Soru 3

    3. Yay sabiti k olan bir yay x kadar sıkıştırılarak bir fırlatma düzeneği kuruluyor. Ortamın sürtünme katsayısı artırılırsa sistemle ilgili aşağıdaki yargılardan hangisi doğru olur?

  4. Soru 4

    4. Yay sabiti 400 N/m olan bir yay 0,5 metre sıkıştırılarak önüne bir cisim konuluyor. Cisim fırlatıldığında 40 J kinetik enerji kazanıyor. Buna göre sürtünme kuvvetinin yaptığı iş kaç Joule'dür?

  5. Soru 5

    5. Özdeş K ve L yayları kullanılarak iki farklı fırlatma sistemi tasarlanıyor. K yayı 2x, L yayı ise x kadar sıkıştırılıyor. Her iki sistemde de sürtünme nedeniyle kaybolan enerjiler eşit ve E kadardır. L sisteminin verimi %50 olduğuna göre, K sisteminin verimi yüzde kaçtır?

1 soru daha seni bekliyor

Ücretsiz kaydol; Mekanik Sistemlerde Verim ve Enerjinin Korunumu testini puanlı çöz, XP kazan ve takıldığın yeri yapay zeka öğretmenine sor.

Ücretsiz Kaydol