Forum Zero - Türkiyenin En İyi Online Oyun Forumu

   


Go Back   Forum Zero - Türkiyenin En İyi Online Oyun Forumu > Eğitim Dünyası > Lise Ansiklopedisi > Kimya


Potansiyel Enerji Nedir?

Kimya


Cevapla
 
LinkBack Seçenekler Arama Stil
Alt 15 Kasım 2013   #1
Ne Mutlu Türküm Diyene
GROZNIE - ait Kullanıcı Resmi (Avatar)
Üye Profil Bilgileri
Üyelik tarihi: 21 Nisan 2012
Alter: 31
Mesajlar: 3.862
Konular: 879
Rep Puanı: 235085
Rep Gücü: 3868
Rep Derecesi : GROZNIE has a reputation beyond reputeGROZNIE has a reputation beyond reputeGROZNIE has a reputation beyond reputeGROZNIE has a reputation beyond reputeGROZNIE has a reputation beyond reputeGROZNIE has a reputation beyond reputeGROZNIE has a reputation beyond reputeGROZNIE has a reputation beyond reputeGROZNIE has a reputation beyond reputeGROZNIE has a reputation beyond reputeGROZNIE has a reputation beyond repute
Aldığı Teşekkürler: 375
Ettiği Teşekkürler: 275
Standart Potansiyel Enerji Nedir?

Potansiyel Enerji Nedir

Potansiyel enerji, birden fazla sayıda parçacıktan oluşan bir sistemin, parçacıklar arasındaki etkileşme kuvvetlerinden kaynaklanan ve parçacıkların birbirlerine göre konumuna bağlı olan, ‘iş yapma kapasitesi’, yani enerji türü şeklinde tanımlanabilir. ‘Potansiyel’ olarak nitelendirilmesi, parçacıkların konumlarının değiştirilmesiyle, kısmen ya da tümüyle ‘açığa çıkartılabilir’ veya ‘geri alınabilir’ olmasından dolayı. Bunun bir örneği, elimizdeki bir taş parçası ve yerküre. İkisi birbirini çekiyor. Dolayısıyla bu ikili sistemin, kütlemerkezleri arasındaki uzaklığa bağlı olarak değişen miktarda potansiyel enerjisi vardır. Taşı bıraktığımızda yerçekimi kuvveti doğrultusunda hareket edeceğinden, ‘kuvvet çarpı yol’, yani yerçekimi kuvveti tarafından taşın üzerinde yapılan ‘iş’ pozitif olacak ve taş dünyaya doğru hızlanacaktır.
Aslında, dünya da taşa doğru hızlanmakta, ikili sistemin ‘kütleçekimsel potansiyel enerji’si kısmen, parçaların kinetik enerjisine dönüşmektedir. Bu sırada, dış etkiler yoksa eğer ve sürtünme kuvvetlerini de gözardı edecek olursak; taşla dünyanın kinetik ve potansiyel enerjilerinin toplamı sabit kalır. Bu toplama ‘mekanik enerji’ deniyor. Ancak, dünyanın kazandığı kinetik enerji, kütlesi görece çok daha büyük olduğundan, sıfıra yakındır. Dolayısıyla, bu durum genelde, sanki sadece taşın potansiyel enerjisi değişiyormuş gibi değerlendirilir. Gerçi bu bize anlatım kolaylığı sağlar. Fakat potansiyel enerji, iki veya daha fazla sayıda parçacıklı sistemlerle ilgili bir nicelik olup, tek bir parçacık için anlamsızdır. Nitekim, örneğimizdeki taşın yakınında yerküre olmasaydı, kinetik enerjisi hala olabilir, ama potansiyel enerjisi olamazdı.
Biz de anlatım kolaylığı uğruna, sadece taştan bahsediyor olalım. Bıraktığımız taşın düşerken, kinetik enerjisi artmakta, potansiyel enerjisi azalmaktadır. Eğer tam tersine, taşı bırakmak yerine, ilk bulunduğu konumdan daha da yüksek bir konuma kaldırırsak; taş yerçekimi kuvvetine ters yönde hareket ediyor olacağından, bu kuvvet tarafından taşın üzerinde yapılan iş negatif olacaktır. Bu negatif iş, dışarıdan gelecek bir pozitif iş katkısıyla sağlanmak zorundadır. Taşı kaldıran biz olduğumuza göre, kuvvet uygulayıp iş yapmak zorunda kalırız ve kaslarımızdaki kimyasal enerjiden harcayarak taşın potansiyel enerjisini arttırıyor oluruz (ΔU=mgΔh). Bir de taşı önce yukarı kaldırıp, sonra ilk yüksekliğine geri indirdiğimizi düşünelim. Taşı kaldırırken biz onun üzerinde iş yaparız, indirirken o bizim üzerimizde iş yapar ve sonuç olarak, taş başlangıç konumuna döndüğünde, üzerinde yaptığımız toplam iş sıfır olur. Gerçi biz yine de sonuçta biraz yorulmuş oluruz. Ama bu, indirme sırasında taşın üzerimizde yaptığı işi besin olarak değerlendiremediğimizdendir. Önemli olan şu ki; yerçekimi kuvvetinin etkisi altındaki bir cismi, bir noktadan başlatıp harekete geçirerek tekrar aynı noktaya geri getirdiğimizde, yani cisme herhangi bir kapalı eğri üzerinde tur attırdığımızda, cismin üzerinde yaptığımız net iş sıfır olur. Böyle kuvvet alanlarının ‘muhafazakar’ olduğu söylenir. Yerçekimi veya daha genel olarak kütleçekimi kuvvetinin muhafazakarlığı, büyüklüğünün uzaklığın karesiyle ters orantılı olarak değişmesinin bir sonucudur (F12=Gm1m2/r122). Halbuki, örneğin sürtünme kuvvetleri muhfazakar değildir. Çünkü, hangi yönde hareket ettirirsek ettirelim, cisim üzerinde yapmamız gereken iş pozitiftir.
Muhafazakar kuvvetlerin yukarıdaki özelliğini şöyle de ifade etmek mümkün: Böyle kuvvetlerin etkisi altındaki bir cismi herhangi bir A noktasından diğer bir B noktasına hareket etirirken üzerinde WAB kadar iş yaptığımızı varsayalım. Bu sırada cismin potansiyel enerjisi, üzerinde yapılan iş kadar değişmiştir ve WAB pozitifse, cismin potansiyel enerjisi A’dan B’ye artmış olur (UB-UA=WAB). Şimdi cismi B’den A’ya geri getirmek istiyoruz diyelim. Bunun için hangi patikayı izlersek izleyelim, yapmamız gereken iş miktarı -WAB kadar olmak zorundadır. Ki, A-B-A kapalı eğrisi üzerindeki tur tamamlandığında yapılan net iş WAB+(-WAB)=0 olsun. Bu durum, cismi herhangi iki nokta arasında hareket ettirmek için yapılması gereken iş miktarının, izlenen patikadan bağımsız olduğu anlamına gelir. O halde, A ve B noktaları arasındaki potansiyel enerji farkı, arada izlenecek patikadan bağımsız olarak özgün bir değere sahiptir. Dolayısıyla, belli bir A noktasını, örneğin sonsuzu ‘başvuru noktası’ olarak alabilir ve bu noktadaki potansiyel enerji değerinin sıfır kabul edip, diğer herhangi bir B noktası için potansiyel enerji değerini UB-UA=WAB veya UB=UA+WAB=0+WAB=WAB olarak yazabiliriz. Böylelikle, uzayın her noktasını bir sayıyla eşleştirmek suretiyle elde edilen fonksiyona, ‘potansiyel fonksiyonu’ denir. Potansiyel fonksiyonun ‘vektör türevi’ (‘gradiyent’), sözkonusu muhafazakar kuvvetin negatifini verir (F=-gradU).

Bu kavramları uygulamak üzere yukarıdaki şekle bakalım. Elimizde yerden h yüksekliğinde bir top var. Z ekseni yukarı doğru. Potansiyel enerjinin sıfırı yerde alınmış. Dolayısıyla topun, daha doğrusu yer-top ikili sisteminin potansiyel enerjisi U=mgh. Top başlangıçta duruyor, kinetik enerjisi sıfır (KE=0). İkisinin toplamı, mekanik enerji, ME=KE+U=mgh. Serbest bıraktığımızda, top yerçekimi kuvveti doğrultusunda düşmeye başlar. Kuvvetle aynı yönde hareket ettiği için, üzerinde pozitif iş yapılmaktadır. Topun kinetik enerjisi artmakta, sistemin potansiyel enerjisi azalmaktadır. Dünya’nın kinetik enerjisinin değişmediğini varsayabiliriz. Havanın sürtünme kuvvetini de gözardı edelim. Top yere ulaştığı anda, kinetik enerjisi en büyük değerine ulaşırken (KE=mgh), topun, daha doğrusu ikili sistemin potansiyel enerjisi sıfıra iner. Mekanik enerji yine ME=mgh. Topun ideal esnek bir top olduğunu varsayalım. Yere çarptıktan sonra aynı hızla sekip, yukarı doğru tırmanmaya başlar. Bu sefer yerçekimi kuvvetine ters yönde hareket ettiğinden, kuvvet tarafından üzerinde negatif iş yapılmaktadır. Topun kinetik enerjisi azalmakta, sistemin potansiyel enerjisi artmaktadır. Top h yüksekliğine ulaştığında durur. Potansiyel enerji mgh, kinetik enerji sıfırdır. Döngü tamamlanmıştır. Top başlangıç konumuna geri döndüğünden, yerçekimi tarafından üzerinde yapılmış olan net iş sıfırdır. Mekanik enerji yol boyunca mgh olarak sabit kalmıştır. Z ekseni yönündeki birim vektör k olsun. Top herhangi bir z yüksekliğinde iken, potansiyel enerji U(z)=mgz ifadesiyle verilir. Bu potansiyel fonksiyonun ‘vektör türevi’nin negatifi –mgk olur. Yani, F=-mgk. Bildiğimiz yerçekimi kuvveti...

Bir de, bir yayın sıkıştırılması veya esnetilmesiyle depolanan ‘elastik potansiyel enerji’ye bakalım. Yandaki şekilde görüldüğü gibi, sürtünmesiz bir zemin üzerinde duran bir yayımız olsun. Sol ucu duvara sabitlenmiş, sağ ucunda bir bilya var. Yayın gevşek haldeki uzunluğu L, kütlesi sıfır diyelim. Bilyanın kütlesi ise m. Gerçek bir yayı sıkıştırırken üzerinde harcadığımız enerjinin bir kısmı, yayın mikroskopik yapısındaki sürtünme kuvvetleri nedeniyle ısınmaya veya plastik şekil değiştirmelere harcanır. Fakat biz yayımızın ideal esnek bir yay olduğunu varsayalım ve havanın sürtünme kuvvetini de gözardı edelim. Bilyayı elimizle tutup, yayın boyunu ΔL kadar uzattığımızda; ‘yay sabiti’ k ise, yayda U=(1/2)kΔL2 kadarlık bir potansiyel enerji depolamış oluruz. Bilya duruyor, kinetik enerji KE=0. Mekanik enerji, ME=0+U=(1/2)kΔL2. Yay tarafından elimize, sola doğru kΔL kadar bir kuvvet uygulanmaktadır. Bilyayı serbest bıraktığımızda, bilya bu kuvvetin etkisiyle sola doğru harekete geçer. Kuvvet yönünde hareket ettiğinden, kuvvet tarafından üzerinde pozitif iş yapılmaktadır. Bilyanın kinetik enerjisi artmakta, sistemin potansiyel enerjisi azalmaktadır. Yayın boyu kısaldıkça, bilyaya uyguladığı kuvvet azalır. Uzunluğu L’ye inip de yay tümüyle gevşediğinde, kuvvet sıfırdır. Bilyanın kinetik enerjisi en büyük değerine ulaşmış (KE=kΔL2/2), potansiyel enerji sıfırlanmıştır. Fakat bilya, sahip olduğu hızla sola doğru harekete devam eder. Yay sıkışmaktadır ve boyu L’nin altına indiğinden, bu sefer de sağa doğru bir kuvvet uygulamaya başlar. Bilya kuvvete ters yönde hareket etmekte olduğundan, kuvvet tarafından üzerinde negatif iş yapılmaya başlanır. Bilyanın kinetik enerjisi azalmakta, sistemin potansiyel enerjisi artmaktadır. Yayın boyu L-ΔL’ye indiğinde, bilya durur. Kinetik enerjisi sıfıra inmiş, sistemin potansiyel enerjisi en büyük değerine ulaşmıştır. Tam bu anda, yayın bilyaya uyguladığı kuvvet kΔL kadar olup, sağa doğrudur. Bilya bu kuvvetin etkisiyle sağa doğru harekete geçer. Kuvvet yönünde hareket ettiğinden, kinetik enerjisi artmakta, sistemin potansiyel enerjisi azalmaktadır. Bilya x=0 konumuna ulaştığında, yay bir kez daha tümüyle gevşek hale gelir ve uyguladığı kuvvet sıfıra iner. Sistemin potansiyel enerjisi sıfırlanmış, bilyanın kinetik enerjisi en büyük değerine ulaşmıştır. Bilya sahip olduğu hızla sağa doğru harekete devam eder. Yay uzamaktadır ve boyu L’yi aştığından, sola doğru kuvvet uygulamaya başlar. Sağa doğru hareket eden bilyanın üzerinde negatif iş yapmaktadır. Bilyanın kinetik enerjisi azalmakta, sistemin potansiyel enerjisi artmaktadır. Yayın boyu L+ΔL’ye uzadığında, bilya durur. Kinetik enerjisi sıfıra inmiş, sistemin potansiyel enerjisi en büyük değerine ulaşmıştır. Döngü tamamlanmıştır. Bilya başlangıç konumuna geri dönmüş olduğundan, yayın yol boyunca uyguladığı kuvvet tarafından üzerinde yapılmış olan net iş sıfırdır. Mekanik enerji döngü boyunca kΔL2/2 olarak sabit kalır. X ekseni yönündeki birim vektör i olsun. Bilya herhangi bir x konumunda iken, potansiyel enerji U(x)= kx2/2 ifadesiyle verilir. Bu potansiyel fonksiyonun ‘vektör türevi’nin negatifi –kxi olur. Yani, F=-kxi. Bildiğimiz yay kuvveti...
Potansiyel enerjinin bir başka türü, ‘elektrostatik potansiyel enerji’. Yükler arasındaki elektrostatik kuvvet de, kütleçekimi kuvveti gibi, uzaklığın karesiyle ters orantılı olarak değiştiğinden (F12=q1q2/4πε0r2), muhafazakar bir kuvvettir. Aynı işaretli yüklere sahip iki parçacığı birbirine yaklaştırmaya çalıştığımızda, bir yayı sıkıştırırken olduğu gibi, potansiyel enerji depoluyor oluruz. Daha sonra serbest bıraktığımızda, parçacıklar, aralarındaki itme kuvveti nedeniyle birbirlerinden uzaklaşmaya başlar. Üzerlerindeki kuvvetlerin doğrultusunda hareket ettiklerinden, kuvvetler tarafından üzerlerinde pozitif iş yapılmakta, kinetik enerjileri artarken, sistemin potansiyel enerjisi azalmaktadır. Zıt işaretli yüklere sahip iki parçacığı birbirinden uzaklaştırmaya çalıştığımızda da, bir yayı esnetirken olduğu gibi, yine potansiyel enerji depoluyor oluruz. Daha sonra serbest bıraktığımızda, parçacıklar, aralarındaki çekme kuvveti nedeniyle birbirlerine yaklaşmaya başlar. Üzerlerindeki kuvvetlerin doğrultusunda hareket ettiklerinden, kuvvetler tarafından üzerlerinde pozitif iş yapılmakta, kinetik enerjileri artarken, sistemin potansiyel enerjisi azalmaktadır. Parçacıkları belli bir göreli konumdan başlatıp dolaştırdıktan sonra aynı konuma geri getirdiğimizde, üzerlerinde yaptığımız net iş sıfır olur, vb. Bir yayın sıkıştırılması veya esnetilmesi sırasında depolanan potansiyel enerji de aslında, toplamda nötür olan atom veya moleküllerindeki yerel yük fazlalıklarının arasındaki elektrostatik kuvvetlerden kaynaklanmaktadır.



Üye Profil Bilgileri
[Üye Olmadan Linkleri Göremezsiniz. Üye Olmak için TIKLAYIN...]
Bu ezanlar-ki şahadetleri dinin temeli- Ebedi yurdumun üstünde benim inlemeli
Ey şehid oğlu şehid, isteme benden makber,
Sana ağuşunu açmış duruyor Peygamber…
GROZNIE isimli Üye şimdilik offline konumundadır   Alıntı ile Cevapla
Cevapla

Seçenekler Arama
Stil

Yetkileriniz

Benzer Konular
Konu Konuyu Başlatan Forum Cevaplar Son Mesaj
Hammaddeler ve enerji GROZNIE Coğrafya 0 14 Kasım 2013 21:16
İş - Enerji - Güç OConner Fizik 0 05 Kasım 2013 19:25
hidden chronicles 3 Enerji Volvo Facebook 1 31 Mayıs 2013 00:01
3k enerji ne yapayım? HavijMustafa Dark Orbit Genel & Muhabbet 1 14 Şubat 2013 02:11
Bot enerji basma GhostMasterr Darkorbit Botlar ve Buglar 6 02 Eylül 2012 22:13

Tüm Zamanlar GMT +3 Olarak Ayarlanmış. Şuanki Zaman: 08:37.

Sistem Bilgileri Bilinmesi Gerekenler
Powered by vBulletin® Version 3.8.4
Copyright ©2000 - 2017, Jelsoft Enterprises Ltd.
Search Engine Optimization by vBSEO 3.6.1
User Alert System provided by Advanced User Tagging v3.1.0 (Lite) - vBulletin Mods & Addons Copyright © 2017 DragonByte Technologies Ltd. Runs best on HiVelocity Hosting.
Lütfen Sorunlarınızı Buradan Bize Bildiriniz.

Sitedeki Tüm Paylaşımların Sorumlulukları Paylaşım Sahiplerine Aittir.
Soru Ve Sorunlarınız İçin Lütfen İletişim Bölümünü Kullanınız
Tema Tasarımı ForumZero.Net - Foxin


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380 381 382 383 384 385 386 387 388 389 390 391 392 393 394 395 396 397 398 399 400 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 411 412 413 414 415 416 417 418 419 420 421 422 423 424 425 426 427 428 429 430 431 432 433 434 435 436 437 438 439 440 441 442 443 444 445 446 447 448 449 450 451 452 453 454 455 456 457 458 459 460 461 462 463 464 465 466 467 468 469 470 471 472 473 474 475 476 477 478 479 480 481 482 483 484 485 486 487 488 489 490 491 492 493 494 495 496 497 498 499 500 501 502 503 504 505 506 507 508 509 510 511 512 513 514 515 516 517 518 519 520 521 522 523 524 525 526 527 528 529 530 531 532 533 534 535 536 537 538 539 540 541 542 543 544 545 546 547 548 549 550 551 552 553 554 555 556 557 558 559 560 561 562 563 564 565 566 567 568 569 570 571 572 573 574 575 576 577 578 579 580 581 582 583 584 585 586 587 588 589 590 591 592 593 594 595 596 597 598 599 600 601 602 603 604 605 606 607 608 609 610 611 612 613 614 615 616 617 618 619 620 621 622 623 624 625 626 627 628 629 630 631 632 633 634 635 636 637 638 639 640 641 642 643 644 645 646 647 648 649 650 651 652 653 654 655 656 657 658 659 660 661 662 663 664 665 666 667 668 669 670 671 672 673 674 675 676 677 678 679 680 681 682 683 684 685 686 687 688 689 690 691 692 693 694 695 696 697 698 699 700 701 702 703 704 705 706 707 708 709 710 711 712 713 714 715 716 717 718 719 720 721 722 723 724 725 726 727 728 729 730 731 732 733 734 735 736