12. Sınıf Fizik · 2. Ünite: Enerji

Mekanik Sistemlerde Verim

Bir vinç yükü yukarı çıkarırken harcadığı enerjinin tamamı yükün yüksekliğine gitmez; bir kısmı sürtünme ve ısınma ile kaybolur. Mühendisler bu yüzden bir sistemin "ne kadar iyi" çalıştığını verim ile ölçer. Bu konuda sisteme verilen enerji ve sistemden alınan enerjiyi belirleyecek, aralarındaki ilişkiyi eğik düzlem, makara ve motor gibi mekanik sistemlerde verilerle bulacak ve verim hesaplarını genelleyerek kullanacaksın.

Kazanımlar

Konu anlatımı

  1. Gözlem: verilen enerji neden alınanın tamamı değil?

  2. Verim: matematiksel model

  3. Eğik düzlemde verim

  4. Hareketli makara ve motorlu vinç

  5. Çözümlü örnekler

  6. Sık yapılan hatalar ve kavram yanılgıları

Anahtar terimler

Verim (η)
Sistemden alınan enerjinin sisteme verilen enerjiye oranı; yüzde ile gösterilir ve en fazla %100'dür.
Sisteme verilen enerji
Sistemi çalıştırmak için aktarılan enerji (F·x, P·t gibi).
Sistemden alınan enerji
Sistemin amacı doğrultusunda elde edilen yararlı enerji; yükü kaldırmada mgh.
Kayıp enerji
Sürtünme ve ısınma gibi nedenlerle yararlı işe dönüşmeyen, ısı olarak dağılan enerji.
Eğik düzlem
Yükü daha küçük kuvvetle ama daha uzun yolda yükselten basit makine; iş kazancı sağlamaz.
Hareketli makara
Yükle birlikte hareket eden makara; kuvveti yarıya indirir, çekilen yolu iki katına çıkarır.
Enerji tasarrufu
Aynı yararlı iş için daha az enerji harcanması; verimi yüksek sistemde kayıp azalır.

Örnek soru

Bir mekanik sistemin verimi aşağıdakilerden hangisiyle hesaplanır?

  1. Sisteme verilen enerjinin sistemden alınan enerjiye oranıyla
  2. Sistemden alınan enerji ile kayıp enerjinin toplamıyla
  3. Sistemden alınan enerjinin sisteme verilen enerjiye oranıyla
  4. Sistemden alınan enerjinin kayıp enerjiye oranıyla
  5. Sisteme verilen enerji ile sistemden alınan enerjinin farkıyla

Doğru cevap: C

Çözüm

Verim, sisteme verilen enerjinin ne kadarının yararlı enerjiye dönüştüğünü gösterir:
$$\eta = \frac{E_{alınan}}{E_{verilen}}$$
1. Alınan enerji verilen enerjiden büyük olamayacağından verim 1'i (%100) aşmaz.
2. Oran ters alınırsa (A seçeneği) verim 1'den büyük çıkar; bu mümkün değildir.
3. Fark, verimi değil kayıp enerjiyi verir (E seçeneği).
Doğru cevap C. B ve D seçeneklerinde kayıp enerji kullanılmıştır; verimin tanımında yoktur.

12. Sınıf Fizik: tüm konular