Potansiyel Enerji Nedir?
Potansiyel enerjiyi tanımlamadan önce potansiyel kelimesinin anlamına bakalım.
Potansiyel: Henüz varlığı ortaya çıkmamış olan demektir. Örneğin “yüksek potansiyele sahip bir futbolcu”.
Şimdi de potansiyel enerjinin fizik biliminde en anlama geldiğine bakalım;
Potansiyel Enerji: En kısa tabirle kullanıma hazır enerji demektir. Diğer bir tabirle cisimlerin fiziksel durumları nedeniyle depoladığı enerjiye denir. Örneğin belli bir yükseklikte bulunan cisim veya gerilen yay.
Potansiyel enerji iki şeye bağlıdır. Birincisi cismin mevcut alandaki konuma ve cisimdeki değişikliğe bağlıdır. PE ile gösterilen potansiyel enerjinin birimi ise Joule’dür.
Potansiyel enerji ikiye ayrılır. Bunlar;
- Yer çekimi potansiyel enerjisi
- Esneklik potansiyel enerjisi
Yer Çekimi Potansiyel Enerjisi
Bütün cisimler bulundukları konumdan dolayı bir enerjiye sahiptirler. İşte cisimlerin bulundukları konum nedeniyle sahip oldukları yer çekimi potansiyel enerjisi denir.
Yer çekimi potansiyel enerjisinin cismin kütlesine ve bulunduğu yüksekliğe bağlıdır.
Bir cismi üzerinde yapılan iş cismin kazandığı potansiyel enerjiye eşittir. Bu durumda;
W = PE
W: yapılan iş
PE: Potansiyel enerjideki değişim
Örneğin yerçekimi ivmesinin g olduğu bir yerde m kütleli bir cismi yerden h kadar yukarı çıkardığımızı düşünelim. Bu cismi kaldırmak için gereken kuvvet cismin ağırlığına eşittir. Bu durumda
F=mg olur.
Cismi yerden h kadar yukarı çıkardığımız için yaptığımız iş;
W=mgh olur.
Dolayısı ile yapılan iş potansiyel enerjiye eşit olduğu için;
PE = mg.h olur.
NOT: Cisimler yukarı doğru hareket ettirildiğinde yer çekimine karşı iş yapılmış olur. Yüksekten bırakılan cismin yere düşmesini sağlayan kuvvet yer çekimidir. Bu durumda cisim üzerinde işi yapan kuvvet, yer çekimi kuvveti olur.
Esneklik Potansiyel Enerjisi
Esnek cisimlerin bulundukları durumdan nedeniyle sahip oldukları enerjiye esneklik
potansiyel enerjisi denir.
Bir kuvvet uygulanınca şekil değiştiren ve kuvvet kaldırılınca tekrar eski haline dönen cisimlere esnek cisimler denir. Yay, lastik gibi.
Esnek cisimler yay esneklik sınırı aşılmadan kullanılmak istendiğinde yay sabiti adı verilen, birim uzunluk başına düşen kuvvet ile hesaplanan k sabiti göz
önüne alınmalıdır.
k sabiti: Birim uzunluk başına düşen kuvvet.
Geri çağırıcı kuvvet: Esnek cisimlerin eski durum ya da konumlarına geri dönmesini sağlayan kuvvete denir. F olarak gösterilir.
Yay gibi esnek cisimlerin sıkıştırılması veya gerilmesi durumunda cisimde depolanan bu enerjiye esneklik potansiyel enerjisi adı verilir. Formülü ise şöyledir;
PEesneklik = ½ kx²
PEesneklik: Esneklik potansiyel enerjisi
Birimi: Joule
k: yay esneklik katsayısı
x: yayın denge noktasına olan uzaklığı
Formülden de anlaşılacağı üzere esneklik katsayısı ve denge noktasından olan uzaklığın karesi ile esneklik potansiyel enerji büyüklüğü doğru orantılıdır.
Potansiyel Enerji İle İlgili Sorular
Bu konuda öğrendiklerimizi sorularla pekiştirelim. Aşağıdaki sorulara cevap verebiliyorsanız, konuyu anlamışsınız demektir.
1. Potansiyel enerji nedir? Kısaca açıklayınız.
2. Potansiyel enerji birimi nedir?
3. Potansiyel enerji nelere bağlıdır?
4. Potansiyel enerji çeşitleri nelerdir?
5. Potansiyel enerji formülleri nedir?
6. Yer çekimi potansiyel enerjisi nedir?
7. Esneklik potansiyel enerjisi nedir?