F.7.3.3. Enerji Dönüşümleri
Önerilen Süre: 8 ders saati
Konu / Kavramlar: Enerjinin korunumu, sürtünme ile kinetik enerji kaybı, hava ve su direnci
F.7.3.3.1. Kinetik ve potansiyel enerji türlerinin birbirine dönüşümünden hareketle enerjinin korunduğu sonucunu çıkarır.
Kazanım Bileşenleri:

• Enerjinin korunumu açıklama
• Mekanik enerjiyi açıklama
• Kinetik ve potansiyel enerji türlerinin birbirine dönüştüğünü örneklerle açıklama

F.7.3.3.2. Sürtünme kuvvetinin kinetik enerji üzerindeki etkisini örneklerle açıklar.
a. Sürtünme kuvvetinin kinetik enerji üzerindeki etkisinin örneklendirilmesinde sürtünmeli yüzeyler, hava direnci ve su direnci dikkate alınır.
b. Sürtünen yüzeylerin ısındığı, basit bir deneyle gösterilerek kinetik enerji kaybının ısı enerjisine dönüştüğü vurgulanır.
Kazanım Bileşenleri:

• Sürtünme kuvvetinin kinetik enerjide bir azalmaya sebep olduğunu günlük hayattan örneklerle açıklama
• Sürtünme sonucu kinetik enerjinin ısı enerjisine dönüştüğünü açıklama
• Su direncinin kinetik enerjide azalmaya sebep olacağını açıklama
• Hava direncinin kinetik enerjide azalmaya sebep olacağını açıklama

F.7.3.3.3. Hava veya su direncinin yaşamdaki etkisini fark eder.
Hava veya su direncinin farklı taşıtların tasarımındaki etkisine değinilir.
F.7.3.3.4. Hava veya su direncinin etkisini azaltmaya yönelik bir araç tasarlar.
Tasarımlar çizimle ortaya konulur, üç boyutlu bir ürüne dönüştürülmez.

---

ENERJİ DÖNÜŞÜMLERİ

Enerji Dönüşümü ve Enerjinin Korunumu

Bir cismin bulunduğu konumundan dolayı sahip olduğu enerjiye potansiyel enerji denir. Hareket hâlindeki cismin sahip olduğu enerjiye ise kinetik enerji adı verilir.

Örneğin masanın ucunda duran bardak, konumundan dolayı bir potansiyel enerjiye sahiptir. Bu bardak bir şekilde masadan düşmeye başlarsa sahip olduğu potansiyel enerji, kinetik enerjiye dönüşür.

Örnekte olduğu gibi herhangi bir enerji türünün bir başkasına dönüşümüne enerji dönüşümü denir. Enerji dönüşümleri esnasında toplam enerji miktarı değişmez ve sabit kalır. Doğada enerji yoktan var olamaz ya da var olan enerji yok olamaz. Buna enerjinin korunumu denir.

Bir cismin sahip olduğu potansiyel enerji ile kinetik enerjinin toplamına ise mekanik enerji denir. Enerji korunumuna göre, cismin potansiyel ve kinetik enerjileri değişse bile toplam enerji olan mekanik enerji değişmez.

Mekanik Enerji (ME) = Potansiyel Enerji (PE) + Kinetik Enerji (KE)

Günlük Yaşamda Enerji Dönüşümünün Kullanım Alanları

Birçok enerji türü, günlük hayatımızda kullandığımız birçok araç sayesinde birbirine dönüştürülerek kullanılır. Örneğin;

• Elektrikli sobalarda elektrik enerjisi, ısı ve ışık enerjisine dönüşür.
• El fenerlerinde bulunan pillerde kimyasal enerji, elektrik enerjisine dönüşür. Daha sonra ampulde elektrik enerjisi, ısı ve ışık enerjisine dönüşür.
• Sobalarda kömürün yanmasıyla kömürün yapısındaki kimyasal enerji, ısı ve ışık enerjisine dönüşür.

Enerji ve Sürtünme Kuvveti

Birbirine temas eden hareketli iki yüzey arasında hareketi yavaşlatıcı bir kuvvet oluşur. Harekete zıt yönde oluşan bu kuvvete sürtünme kuvveti denir.

Hareket eden bir cismin yavaşlaması, cismin sahip olduğu kinetik enerjinin azalması anlamına gelir. Bu azalma, kinetik enerjinin sürtünmeden dolayı ısı enerjisine dönüşmesi ile açıklanır.

Sürtünme sonucu kaybedilen kinetik enerji, ısı enerjisine dönüşebildiği gibi ışık ve ses enerjisine de dönüşebilir.

Potansiyel enerji ve kinetik enerjinin toplamı, bir sistemin mekanik enerjisini verir. Sürtünmesiz sistemlerde potansiyel enerji ve kinetik enerji birbirine dönüşür ve toplam mekanik enerji sabit kalır. Sürtünmeli sistemlerde ise ısı, ışık ve ses enerjisine dönüşen kinetik enerji, bir sistemdeki mekanik enerjinin azalması anlamına gelir fakat o sistemdeki toplam enerji daima korunur.

Örneğin; çukur şeklindeki bir düzeneğin tepe noktasında bulunan bir blok, bulunduğu konum nedeniyle potansiyel enerjiye sahiptir. Blok serbest bırakıldığında sahip olduğu potansiyel enerji, yer çekimi kuvvetinin etkisiyle kinetik enerjiye dönüşmeye ve blok hareket etmeye başlar. Blok çukur noktasına geldiğinde potansiyel enerjisinin tamamı kinetik enerjiye dönüşmüş olur. Ancak blokun kinetik enerjisinin bir kısmı sürtünmeden dolayı oluşan ısı enerjisine dönüşür. Sonuç olarak, blokun mekanik enerjisi azalırken sistemin toplam enerjisi korunmuş olur.

Hava ve Su Direnci

Birbirine temas eden yüzeylerde olduğu gibi, hava ve su ortamlarında da sürtünme vardır. Havada hareket eden bir cisme, harekete zıt yönde etki eden ve kinetik enerjisini azaltan kuvvete hava direnci denir.

Hava direnci ile karşılaşan hareketli bir cismin kinetik enerjisi sürtünme sonucu ısı enerjisine dönüşür. Örneğin, yer çekimi kuvvetinin etkisiyle atmosferimize giren bir meteor, hava ile sürtünmesi sonucu açığa çıkan ısı enerjisinin etkisiyle yanmaya başlar.

Su ortamında hareket eden cisme etkiyen ve cismin yavaşlamasına neden olan kuvvete de su direnci denir.

Sürtünme Kuvvetinin Avantajları ve Dezavantajları

Sürtünmenin işe yaradığı en önemli durumlardan bir tanesi, yürüyebilmemizdir. Ayaklarımız, yerdeki sürtünme sayesinde yerde sabit kalarak vücudumuzu ileriye taşıyabilmemizi sağlar. Bir arabanın tekerlerinin dönmesi, yerin tekerlerine uyguladığı sürtünme kuvveti sayesindedir.

Bir paraşütçü, atlayış esnasında paraşütle hava arasında oluşan sürtünme sayesinde yere yavaş ve güvenli bir şekilde iniş yapar. Bir yere tırmanmak için duvara yaslanan merdiven, sürtünme kuvveti sayesinde sağlam bir şekilde yerinde durur.

Mekanik aksamların aşınmasına ve kinetik enerjinin ısıya dönüşmesi yüzünden daha fazla yakıt tüketimine neden olan da sürtünme kuvvetidir. Araba motorları, sürtünmeden dolayı oluşacak aşınmaları azaltmak ve motor ömürlerini arttırmak için özel motor yağları kullanırlar. Yine havanın uyguladığı sürtünme yüzünden, araçların hızlanırken harcadığı enerji miktarları çok fazladır. Görüldüğü üzere, sürtünme kuvvetinin yararlılığı, ihtiyaçlara ya da şartlara göre değişmektedir.

KONUYLA İLGİLİ KAZANIM SORULARINA BURADAN ULAŞABİLİRSİNİZ

---

Kaynak: EBA