İçeriğe atla

Potansiyel enerji

Potansiyel enerji
Okçunun elinde gerilmiş olan yayda esneklik potansiyel enerjisi birikir, okçunun yayı bırakmasıyla bu enerji, kinetik enerjiye dönüşür.
Yaygın sembol(ler):PE ya da U
temel SI birimlerinden türetimi:kg m² s-2
SI nicelik boyutu:M L2 T-2
SI birimi:joule (J)
Diğer niceliklerden türetimi:U = m · g · h (yerçekimi)

U = ½ · k · x2(esneklik)
U = C · V2 / 2 (elektrik)
U = -m · B(manyetik)

Klâsik mekanik
Newton'un hareket yasaları
Dallar
Temel kavramlar
Formüller
Konular
Dönme hareketi
Bilim adamları

Potansiyel enerji, cisimlerin bir alanda bulundukları fiziksel durumlardan ötürü depoladığı kabul edilen enerjidir. Örneğin yükseğe kaldırılan bir cisim, barajlarda biriken su, sıkıştırılan veya gerilen yay potansiyel enerji depolar. Potansiyel enerji mevcut alandaki konuma veya cisimdeki değişikliğe bağlıdır. EP ya da U ile gösterilir. Birimi diğer enerjiler gibi Joule'dür. (J)

Potansiyel enerji terimi ilk kez İskoç mühendis ve fizikçi William Rankine tarafından kullanılmıştır.[1][2] Türkçedeki potansiyel kelimesinin kökeni Fransızca “Potentiel” kelimesinden gelmektedir. Potansiyel kelimesi; gizli kalmış, henüz varlığı ortaya çıkmamış, gizli anlamlarında gelecekte oluşması, gelişmesi mümkün olan durumlar için kullanılan bir sıfattır.

Genel bakış

Potansiyel enerji bir cismin düşük potansiyelden yüksek potansiyele geçtiğinde biriken enerjidir. Örneğin bir cisim yerden yükseğe çıkarıldığında yüksek bölge daha yüksek potansiyele sahip olduğundan cisimde potansiyel enerji birikir. Bir elektrik yükü yüksek potansiyelden alçak potansiyele gitmek isteyecektir çünkü bu yüke etki eden bir geri çağırıcı kuvvet vardır.

Bir cismi yüksek potansiyele taşımak için yapılan iş cismin kazandığı potansiyel enerjiye eşittir. Yani potansiyel enerji değişimi korunumlu kuvvet tarafından yapılan işe eşittir:

W: yapılan iş, ΔU: potansiyel enerjideki değişim

Örneğin m kütleli bir cismi yerçekimi ivmesinin g olduğu bir yerde, yerden h kadar yukarı çıkardığımızı düşünelim. Kaldırmak için gereken kuvvet cismin ağırlığına eşit olacaktır. Yani F=mg cismi h kadar yukarı çıkardığımız için yaptığımız iş W=mgh olacaktır. Bu da cismin h kadar yukarı çıktığı için kazandığı potansiyel enerjiye eşittir.

Çekim potansiyel enerjisi

Yer Çekimi Gücü Uyduları Güneş Sistemi yörüngesinde tutar.

Bir cismin, başka bir cismin (genellikle çok büyük kütleli cisimler, örn.Dünya, Güneş) kütleçekimi etkisinde kalarak kazandığı potansiyel enerjidir. Bu enerji, cismin kütlesiyle ve çekici kütlenin büyüklüğüyle doğru orantılıdır. Çekici kütlenin büyüklüğü yerçekimi ivmesini oluşturur. Bu ivme Dünya için yaklaşık 9,8 m/s²'dir.

Yerçekimi potansiyel enerjisi, hidroelektrik santrali kullanılarak elektrik enerjisine çevrilir.

Esneklik potansiyel enerjisi

Yay esneklik potansiyel enerjisini depolamak için kullanılır.
Okçuluk esneklik potansiyel enerjisinin kullanıldığı insan yapımı ilk uygulamalardan biridir.

Esneklik potansiyel enerjisi, esnek cisimlerin (örn. yay) sahip olduğu enerjidir. Bir yay sıkıştırıldığında potansiyel enerji depolar ve serbest bırakıldığında bu enerjiyi kinetik enerjiye dönüştürür.

Hesaplanması

Yayda biriken enerji yayı sıkıştırmak için yapılan işe eşit olduğundan bu iş hesapalanarak enerji bulunur. F kuvvetiyle (F kuvvetinin büyüklüğü yay sıkıştırıldıkça artar) x kadar sıkışmış bir yay için:

yayda, Hooke yasası gereği:

Yapılan iş ve biriken potansiyel enerji:

Şeklindedir.

Elektrik potansiyel enerjisi

Bir elektrik alanda bulunan elektrik yüküne Coulomb kuvveti etki eder. Etki eden bu kuvvet nedeniyle yük, potansiyel enerji kazanır.

Diğer potansiyel enerji çeşitleri

Yerden belli yükseklikte bulunan cisme etkileyen yer çekim kuvvetinin enerjisine denir.

  • Manyetik potansiyel enerjisi
  • Isı potansiyel enerjisi
  • Kimyasal potansiyel enerjisi
  • Nükleer potansiyel enerjisi

Dış bağlantılar

Kaynakça

  1. ^ William John Macquorn Rankine (1853) "On the general law of the transformation of energy,"Proceedings of the Philosophical Society of Glasgow, vol. 3, no. 5, pages 276-280; reprinted in: (1)Philosophical Magazine, series 4, vol. 5, no. 30,pages 106-117 15 Nisan 2014 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. (February 1853); and (2) W. J. Millar, ed.,Miscellaneous Scientific Papers: by W. J. Macquorn Rankine, ... (London, England: Charles Griffin and Co., 1881), part II, pages 203-208 19 Haziran 2013 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi..
  2. ^ Smith, Crosbie (1998). The Science of Energy - a Cultural History of Energy Physics in Victorian Britain. The University of Chicago Press. ISBN 0-226-76420-6. 

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Enerji</span> bir sistemin iş yapabilme yeteneğinin ölçüsü

Fizikte enerji, bir cisime veya fiziksel bir sisteme aktarılan, işin performansında ve ısı ve ışık biçiminde tanınabilen niceliksel özelliktir. Enerji korunan bir miktardır; Enerjinin korunumu yasası, enerjinin istenen biçime dönüştürülebileceğini ancak yaratılamayacağını veya yok edilemeyeceğini belirtir. Uluslararası Birimler Sisteminde (SI) enerjinin ölçü birimi joule'dür (J).

<span class="mw-page-title-main">Kuvvet</span> kütleli bir cisme hareket kazandıran etki

Fizik disiplininde, kuvvet bir cismin hızını değiştirmeye zorlayabilen, yani ivmelenmeye sebebiyet verebilen - hızında veya yönünde bir değişiklik oluşturabilen - bir etki olarak tanımlanır, bu etki diğer kuvvetlerle dengelenmediği müddetçe geçerlidir. Itme ya da çekme gibi günlük kullanımda yer alan eylemler, kuvvet konsepti ile matematiksel bir netliğe ulaşır. Kuvvetin hem büyüklüğü hem de yönü önemli olduğundan, kuvvet bir vektör olarak ifade edilir. Kuvvet için SI birimi, newton (N)'dur ve genellikle F simgesi ile gösterilir.

Klasik mekanikte momentum ya da devinirlik, bir nesnenin kütlesi ve hızının çarpımıdır; (p = mv). Hız gibi, momentum da vektörel bir niceliktir, yani büyüklüğünün yanı sıra bir yöne de sahiptir. Momentum korunumlu bir niceliktir ; yani bu, eğer kapalı bir sistem herhangi bir dış kuvvetin etkisi altında değilse, o kapalı sistemin toplam momentumunun değişemeyeceği anlamına gelir. Momentum benzer bir konu olan açısal momentum ile karışmasın diye, bazen çizgisel momentum olarak da anılır.

<span class="mw-page-title-main">Yörünge</span> bir gökcisminin bir diğerinin kütleçekimi etkisi altında izlediği yola yörünge adı verilir

Gök mekaniğinde yörünge veya yörünge hareketi, bir gezegenin yıldız etrafındaki veya bir doğal uydunun gezegen etrafındaki veya bir gezegen, doğal uydu, asteroit veya lagrange noktası gibi uzaydaki bir nesne veya konum etrafındaki yapay uydunun izlediği kavisli bir yoldur. Yörünge, düzenli olarak tekrar eden bir yolu tanımlamakla birlikte, tekrar etmeyen bir yolu da ifade edebilir. Gezegenler ve uydular Kepler'in gezegensel hareket yasalarında tanımlandığı gibi, kütle merkezi elips biçiminde izledikleri yolun odak noktasında olacak şekilde yaklaşık olarak eliptik yörüngeleri takip ederler.

<span class="mw-page-title-main">Kinetik enerji</span> bir cismin harekiyle oluşan enerji

Kinetik enerji, fiziksel bir cismin hareketinden dolayı sahip olduğu enerjidir.

Fizikte, kütle, Newton'un ikinci yasasından yararlanılarak tanımlandığında cismin herhangi bir kuvvet tarafından ivmelenmeye karşı gösterdiği dirençtir. Doğal olarak kütlesi olan bir cisim eylemsizliğe sahiptir. Kütleçekim kuramına göre, kütle kütleçekim etkileşmesinin büyüklüğünü de belirleyen bir çarpandır (parametredir) ve eşdeğerlik ilkesinden yola çıkılarak bir cismin kütlesi kütleçekimden elde edilebilir. Ama kütle ve ağırlık birbirinden farklı kavramlardır. Ağırlık cismin hangi cisim tarafından kütleçekime maruz kaldığına göre ve konumuna göre değişebilir.

Elektriksel potansiyel enerji, bir "" Elektriksel yük'ünün Elektriksel alan içerisindeki konumuna bağlı olarak depoladığı bir potansiyel enerji çeşididir.

<span class="mw-page-title-main">İş (fizik)</span>

Fizikte, bir kuvvet bir cisim üzerine etki ettiğinde ve kuvvetin uygulama yönünde konum değişikliği olduğunda iş yaptığı söylenir. Örneğin, bir valizi yerden kaldırdığınızda, valiz üzerine yapılan iş kaldırıldığı yükseklik süresince ağırlığını kaldırmak için aldığı kuvvettir.

Mekanik denge bir katı cisim için cisme etkiyen bileşke kuvvet vektörünün ve bileşke moment vektörünün sıfır olmasıdır. Katı cisim deforme olmadığından cisme etkiyen kuvvetlerin ve momentlerin net olarak sıfır olması Newtonun ikinci hareket yasasına dayanarak cismin doğrusal ve açısal ivmesinin sıfır olması olarak değiştirilebilir.Bu tanıma göre havada sabit hızda yol alan bir uçak veya sabit eksende sabit açisal hızla dönen bir topaç dengededir.

Kütleçekimsel potansiyel enerji veya Kütleçekimsel enerji, bir kütlenin kütleçekimi alanında bulunduğu yerden dolayı sahip olduğu enerjidir. Cisimlerin hareket halinde olmadıkları durumlarda sahip oldukları enerjiye potansiyel enerji denir. Bir cisim yerden daha yüksek bir noktaya kaldırıldığında yer çekimine karşı bir iş yapar. Yapılan bu iş cisimde enerji olarak depolanır ve cismin iş yapabilecek duruma gelmesine neden olur. Potansiyel enerjinin simgesi Ep ve birimi jouledir.

<span class="mw-page-title-main">Kütle merkezi</span>

Fizikte, uzaydaki ağırlığın dağılımının ağırlık merkezi, birbirlerine göre olan ağırlıkların toplamlarının sıfır olduğu noktadır. Ağırlık dağılımı, ağırlık merkezi etrafında dengelenir ve dağılan ağırlığın kütle pozisyon koordinatlarının ortalaması onun koordinatlarını tanımlar. Ağırlık merkezine göre formüle edildiği zaman mekanikte hesaplamalar basitleşir.

Fizikte, birim zamanda aktarılan veya dönüştürülen enerjiye ya da yapılan işe güç denir, P simgesiyle gösterilir. Uluslararası Birim Sistemi'nde güç birimi, saniyedeki bir joule'e eşit olan watt'tır kısacası J/s. Eski çalışmalarda güç bazen iş olarak adlandırılırmıştır. Güç türetilmiş bir nicelik ve skaler bir büyüklüktür.

<span class="mw-page-title-main">Kurtulma hızı</span> bir cismin kendisini bağlayan kütleçekim alanından kurtulak için varması gereken hız

Fizikte, kurtulma hızı kütleçekim alanındaki herhangi bir cismin kinetik enerjisinin söz konusu alana bağıl potansiyel enerjisine eşit olduğu andaki hızıdır. Genellikle üç boyutlu bir uzayda bulunan cismin kendisini etkileyen kütleçekim alanından kurtulabilmesi için ulaşması gereken sürati ifade eder.

<span class="mw-page-title-main">Hareket (fizik)</span>

Hareket ya da devinim, bir cismin sabit bir noktaya göre yerinin zamana karşı değişimidir. Hareketle ilgilenen bilim sahaları, mekanik ve kinematik olarak sınıflandırılabilir. İlkinde kuvvet ve kütle üzerindeki etkisi incelenirken, ikincisinde, kütlenin konumu, hızı gibi nitelikler incelenir.

<span class="mw-page-title-main">Mekanik enerji</span>

Fizikte mekanik enerji, mekanik bir sistemin bileşenlerinde yer alan potansiyel ve kinetik enerjinin toplamı olarak ifade edilir. Bu enerji cismin hareketi ve konumu ile ilişkilidir. İdeal bir ortamda eğer bir cisim, yalnızca yer çekimi kuvveti gibi konservatif bir kuvvete tabi ise enerjinin korunumu yasası mekanik enerjinin sabit olduğunu söyler. Bir cisim konservatif net kuvvetin tersi yönünde hareket ederse potansiyel enerji artacak ve eğer sürati de değiştiyse kinetik enerjisi de değişecektir. Tüm gerçek sistemlerde sürtünme kuvveti gibi konservatif olmayan kuvvetler bulunacaktır, fakat bu değerler çoğu zaman ihmal edilebilir ve mekanik enerjinin yine de sabit olduğu söylenebilir. Esnek çarpışmalarda mekanik enerji korunurken esnek olmayan çarpışmalarda bir kısmı ısıya dönüşür. Kayıp mekanik enerji ile sıcaklıktaki artış arasındaki ilişkiyi James Prescott Joule keşfetmiştir.

<span class="mw-page-title-main">Enerji biçimleri</span>

Enerji biçimleri, iki ana grubu ayrılabilir: kinetik enerji ve potansiyel enerji. Diğer enerji türleri bu iki enerji türünün karışımdan elde edilir.

<span class="mw-page-title-main">Esneklik enerjisi</span>

Esneklik enerjisi, bir maddenin veya fiziksel bir sistemin bünyesinde depolanan ve hacmini veya şeklini bozmak için gereken işin potansiyel mekanik enerjidir. Katı mekaniği önceleri, katı cisim ve maddenin anlaşılması için geliştirilmiş bilim dalıdır. Esneklik potansiyel enerjisi eşitliği, mekanik dengenin pozisyonunu hesaplamak için kullanılır. Enerji potansiyeldir ve kinetik enerji gibi başka enerji biçimlerine dönüştürülebilir. Eşitlik matematiksel olarak şöyle gösterilir

Fizikte, dairesel hareket bir nesnenin dairesel bir yörünge boyunca bir rotasyon ya da çemberin çevresinde yaptığı harekettir. Rotasyonun sürekli açısal değeriyle birlikte düzgün ya da değişen rotasyon değeriyle düzensiz olabilir. 3 boyutlu bir cismin sabit ekseni etrafındaki rotasyon parçalarının dairesel hareketini içerir. Hareketin denkliği bir cisim kütlesinin merkezini tanımlar.

<span class="mw-page-title-main">Kütleçekimsel potansiyel</span>

Klasik mekanikte, bir yerdeki yerçekimi potansiyeli iş bölü birim ağırlığa eşittir. Sabit bir referans noktası için bir nesnenin yerçekimi kuvveti tarafından oluşan hareketidir. Yük rolü oynayan bir ağırlığın elektrik potansiyeline benzerdir. Referans noktasında potansiyel herhangi bir ağırlığın sonsuz uzaklıkta toplanmasından dolayı 0'dır ve sonlu bir uzunlukta negatif bir potansiyelle sonuçlanır. Matematikte, yerçekimi potansiyeli ayrıca Newton potansiyeli olarak bilinir ve potansiyel teorinin çalışmasının temelidir.

Gerilme, fizikte, ip, kablo, zincir veya demir çubuk, kafes kiriş gibi üç boyutlu cisimlere her iki uçtan uygulanan çekme kuvveti olarak tanımlanmaktadır. Atomik seviyede, atom veya moleküller birbirinden ayrılıp elektromanyetik potansiyel enerji kazandığında, gerilme oluşur. Gerilmiş olan çubuk veya ip eski konumlarına gelebilmek için uçlarına bağlanıp germe uygulayan objeleri ters bir kuvvetle çekecektir. Sıkıştırmanın tersi gerilmedir. Fizikte, gerilme bir kuvvet olmamasına rağmen, Newton veya pound-kuvvet birimleriyle tanımlanmaktadır. İp veya tel gibi objeler, uçlarına bağlanıp gerilmelerini sağlayan objelere tersi yönde kuvvet uygularlar. Gerginlikten dolayı oluşan bu kuvvetlere germe kuvveti denilmektedir. İp veya tellerin bağlı olduğu objelerde; ivmenin sıfır olduğu dengede olan veya ivmelenmenin ve kuvvetin olduğu iki olası sistem vardır.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.