12. Sınıf Fizik · 2. Ünite: Enerji
Enerjinin Dönüşümü ve Korunumu
Bir tepeden kayan kızak, güneş ışığıyla çalışan hesap makinesi, şarj edilen elektrikli araç, odayı ısıtan soba: hepsinde enerji bir biçimden diğerine geçer. Bu konuda enerjinin hiçbir zaman yok olmadığını, yalnızca biçim değiştirdiğini veri toplayarak göreceksin. Sürtünmesiz ve sürtünmeli eğik düzlemde potansiyel enerjinin kinetik enerjiye ve ısıya dönüşümünü matematiksel modellerle yorumlayacak, aynı yaklaşımı güneş paneli, elektrikli araç ve ısıtıcı gibi sistemlere uygulayacaksın.
Kazanımlar
- FİZ.12.2.5. Enerjinin dönüşümünü ve korunumunu tanımlamak: enerjinin yoktan var edilemeyeceğini, vardan yok edilemeyeceğini, biçim değiştirdiğini örneklerle açıklamak (a).
- FİZ.12.2.5. Sürtünmesiz eğik düzlemde bırakılan cismin potansiyel enerjisinin kinetik enerjiye dönüştüğünü kaydedilen verilerle göstermek ($mgh = \tfrac{1}{2}mv^2$) (b).
- FİZ.12.2.5. Sürtünmeli eğik düzlemde ısıya dönüşen enerjiyi hesaplamak ve $mgh = \tfrac{1}{2}mv^2 + Q$ modeliyle alttaki kinetik enerjiyi ve hızı bulmak (c).
- FİZ.12.2.5. Güneş enerji sistemleri, elektrikli araçlar ve ısıtıcılarda giren enerjinin yararlı enerji ve ısıya paylaşımını $E_{giren} = E_{yararlı} + E_{ısı}$ modeliyle yorumlamak (c).
- FİZ.12.2.5. Tablo ve grafik verilerinden sürtünme olup olmadığını ve ısıya dönüşen enerji miktarını değerlendirmek (b, c).
Konu anlatımı
Enerji dönüşür, yok olmaz
Sürtünmesiz eğik düzlem: mekanik enerji korunur
Sürtünmeli eğik düzlem: enerjinin bir kısmı ısıya dönüşür
Güneş panelleri, elektrikli araçlar ve ısıtıcılar
Çözümlü örnekler
Sık yapılan hatalar ve kavram yanılgıları
Anahtar terimler
- Enerjinin korunumu
- Enerji yoktan var edilemez, vardan yok edilemez; yalnızca bir biçimden diğerine dönüşür.
- Mekanik enerji
- Kinetik ve potansiyel enerjinin toplamı (K + U); sürtünme yokken korunur.
- Enerji dönüşümü
- Enerjinin biçim değiştirmesi: potansiyelden kinetiğe, ışıktan elektriğe, elektrikten ısıya gibi.
- Isıya dönüşen enerji (Q)
- Sürtünme gibi etkilerle mekanik enerjiden ısı enerjisine geçen kısım; sürtünme işinin büyüklüğüne eşittir.
- Eğik düzlem
- Yüksek bir noktaya ya da alçak bir noktaya eğimli yüzeyle ulaşmayı sağlayan düzlem; N = mg·cosθ.
- Geri kazanımlı frenleme
- Elektrikli araçlarda fren sırasında kinetik enerjinin bir kısmının elektrik enerjisi olarak depolanması.
- Yararlı enerji
- Sistemin amacına hizmet eden enerji; giren enerjiden ısıya giden kısım çıkarılarak bulunur.
Örnek soru
Sürtünmeli yatay bir zeminde kayarak duran bir blokla ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
- Kinetik enerjisi yok olur, toplam enerji azalır.
- Kinetik enerjisi, sürtünme nedeniyle ısı enerjisine dönüşür.
- Kinetik enerjisi potansiyel enerjiye dönüşür.
- Kinetik enerjisi ışık enerjisinin tamamına dönüşür.
- Kinetik enerjisi sürtünme kuvvetine dönüşür.
Doğru cevap: B
Çözüm
Enerji yoktan var edilemez, vardan yok edilemez; yalnızca biçim değiştirir.
1. Blok yatay zeminde kaydığı için yüksekliği değişmez: potansiyel enerjiye dönüşüm yoktur.
2. Kayan yüzeyler ısınır: kinetik enerji ısı enerjisine dönüşür.
3. Toplam enerji (kinetik + ısı) korunur.
Doğru cevap B. A seçeneği "yok olur" diyerek korunum ilkesine aykırıdır; C yükseklik değişmediğinden, D ışığın tamamı olamayacağından, E kuvvetin bir enerji biçimi olmadığından yanlıştır.