7. Sınıf Fen Bilimleri · Ünite 2
Enerjinin Gizemli Dansı: Dönüşüm ve Korunum
Enerjinin asla kaybolmadığını, sadece şekil değiştirdiğini keşfediyoruz. Kinetik ve potansiyel enerjinin birbirine nasıl dönüştüğünü günlük hayattan örneklerle inceleyeceğiz.
Kazanım FB.7.2.2 · 40 dk okuma
Enerjinin Eğlenceli Yolculuğu
Lunaparktaki hız trenlerini (roller coaster) düşünün. Tren en tepeye tırmanırken yavaşlar, tam zirvede neredeyse duracak gibi olur ve ardından büyük bir hızla aşağıya doğru süzülür. Acaba bu muazzam hız nereden geliyor? İşte bu sorunun cevabı, evrenin en heyecan verici kurallarından birinde saklı: Enerjinin Dönüşümü!
İki Kardeş: Kinetik ve Potansiyel Enerji
Enerjinin farklı çeşitleri vardır ama mekanik enerji dendiğinde aklımıza ayrılmaz iki kardeş gelir: Kinetik ve Potansiyel Enerji.
- Kinetik Enerji: Hareket halindeki cisimlerin sahip olduğu enerjidir. Koşan bir çita, yuvarlanan bir top veya rüzgar kinetik enerjiye sahiptir.
- Potansiyel Enerji: Cisimlerin durumlarından veya konumlarından dolayı depoladıkları enerjidir. İkiye ayrılır: Yüksekte duran bir elmanın sahip olduğu 'Çekim Potansiyel Enerjisi' ve gerilmiş bir lastiğin sahip olduğu 'Esneklik Potansiyel Enerjisi'.
Dönüşüm Başlıyor!
Bir salıncakta sallanırken enerjinin mükemmel bir dansına şahit olursunuz. Salıncak en tepe noktaya ulaştığında bir anlığına durur; burada hareket (kinetik) enerjisi sıfırdır, fakat yerden en yüksek noktada olduğu için çekim potansiyel enerjisi zirvededir. Aşağıya doğru inmeye başladıkça yükseklik azalır (potansiyel enerji azalır) ama hız artar (kinetik enerji artar).
En alt noktadan geçerken süratiniz en yüksek seviyededir, yani kinetik enerjiniz maksimumdur. Yukarı tırmanırken bu kinetik enerji tekrar potansiyel enerjiye dönüşür. Toplam enerji (sürtünmesiz bir dünyada) hep sabit kalır.
Enerjinin Korunumu Yasası
Bilim insanları yıllarca süren gözlemler sonucunda şu harika genellemeyi yapmışlardır: Enerji yoktan var edilemez, var olan enerji de yok edilemez. Enerji sadece bir türden başka bir türe dönüşür. Buna Enerjinin Korunumu Yasası denir.
'Peki salıncak neden bir süre sonra duruyor? Enerji kaybolmuyor mu?' diye düşünebilirsiniz. Hayır, kaybolmuyor! Gerçek dünyada hava direnci ve sürtünme vardır. Mekanik enerjinin bir kısmı sürtünme yoluyla ısı enerjisine (kalori cinsinden de ifade edilebilir) dönüşerek havaya ve çevreye karışır. Enerji yine korunmuştur, sadece şekil ve yer değiştirmiştir.
Enerjinin Gizemli Dansı: Dönüşüm ve Korunum: Alıştırma Soruları
1. İş ve enerjinin fiziksel anlamda birimi aşağıdakilerden hangisidir?
- A) Newton
- B) Joule
- C) Watt
- D) Kilogram
Cevabı göster
Doğru cevap: B) Joule
Enerji, iş yapabilme yeteneğidir. Fiziksel anlamda hem işin hem de enerjinin birimi Joule (J) olarak kabul edilir.
2. Gökyüzünde sabit bir hızla yatay olarak uçmakta olan bir kartal hangi enerji türüne veya türlerine sahiptir?
- A) Yalnızca kinetik enerji
- B) Yalnızca esneklik potansiyel enerjisi
- C) Yalnızca çekim potansiyel enerjisi
- D) Hem kinetik hem de çekim potansiyel enerjisi
Cevabı göster
Doğru cevap: D) Hem kinetik hem de çekim potansiyel enerjisi
Kartal hareket ettiği için kinetik enerjiye, aynı zamanda yerden belli bir yükseklikte bulunduğu için çekim potansiyel enerjisine sahiptir.
3. Bir elma daldan koparak yere doğru düşmeye başlıyor. Hava sürtünmesinin önemsenmediği bu durumda, elma yere çarpana kadar geçen sürede enerjisindeki değişim aşağıdakilerden hangisi gibi olur?
- A) Potansiyel enerjisi artar, kinetik enerjisi azalır.
- B) Potansiyel enerjisi azalır, kinetik enerjisi artar.
- C) Hem potansiyel hem de kinetik enerjisi artar.
- D) Toplam mekanik enerjisi sürekli artar.
Cevabı göster
Doğru cevap: B) Potansiyel enerjisi azalır, kinetik enerjisi artar.
Elma aşağı düştükçe yerden yüksekliği azalır (potansiyel enerji azalır) ve hızlanır (kinetik enerji artar). Sürtünmesiz ortamda toplam mekanik enerji sabit kalır.
4. Bir kaykaycı U şeklindeki rampanın bir ucundan kaymaya başlıyor ancak karşı tarafta başladığı yüksekliğe kadar çıkamıyor. Enerjinin korunumu yasasına göre, kaykaycının mekanik enerjisinin bir kısmına ne olmuştur?
- A) Tamamen yok olmuştur.
- B) Esneklik potansiyel enerjisine dönüşmüştür.
- C) Sürtünmeden dolayı ısı enerjisine dönüşmüştür.
- D) Mekanik enerji artarak ağırlığa dönüşmüştür.
Cevabı göster
Doğru cevap: C) Sürtünmeden dolayı ısı enerjisine dönüşmüştür.
Enerji yok olmaz. Gerçek dünyada tekerlekler ile zemin arasındaki sürtünme ve hava direnci, mekanik enerjinin bir kısmını ısı enerjisine dönüştürür.
5. Sürtünmesiz ortamda hareket eden bir oyuncak arabanın toplam mekanik enerjisi 100 Joule'dür. Araba A noktasından geçerken kinetik enerjisi 20 Joule, B noktasından geçerken ise potansiyel enerjisi 40 Joule olarak ölçülüyor. Buna göre arabanın A noktasındaki potansiyel enerjisi ve B noktasındaki kinetik enerjisi sırasıyla kaç Joule'dür?
- A) 80 J ve 60 J
- B) 100 J ve 40 J
- C) 20 J ve 80 J
- D) 60 J ve 40 J
Cevabı göster
Doğru cevap: A) 80 J ve 60 J
Toplam enerji 100 J'dir. A noktasında: 100 - 20 (KE) = 80 J (PE). B noktasında: 100 - 40 (PE) = 60 J (KE).