Doğa ve ÇevreMühendislik

Kinetik Enerji Nedir ?

0
Kinetik enerji


Kinetik enerji kavramına hepimiz okul hayatımızdan dolayı aşinayız. Peki bu enerji türünü ne kadar biliyorsunuz ? Bu yazımızda kinetik enerjiyi sizlere örneklerle ve sorularla derledik.

Bu enerji türünü daha iyi anlamak için “Termodinamiğin 1. Yasası” adlı yazımızı okumanızı tavsiye ediyoruz.

İlginizi çekebilir –> Potansiyel enerji nedir ?

Kinetik Enerji Birimi

Doğada bir cismi hareket ettirmek istiyorsanız ona bir kuvvet uygulamanız gerekmektedir. Uyguladığınız bu kuvvet sonucu iş yapmış olursunuz ve bu şekilde nesneye aktarılan enerjiye kinetik enerji denir. Birimi ise tüm enerji formlarında olduğu gibi Joule’dür ve J ile gösterilir. Birim kütledeki kinetik enerjisi ise J/kg ‘dır. Sembol olarak birim kütledeki kinetik enerjisi “ke” , belirli bir kütledeki kinetik enerji de “KE” olarak gösterilir.

Kinetik Enerji Formülü

Kinetik enerji bir cismin hareketinden dolayı sahip olduğu enerjidir. Bir cisim duruyorsa o cismin herhangi bir kinetik enerjisi yoktur. Ancak cisim harekete geçerse enerji kazanır. Kinetik enerjinin miktarı cismin kütlesine ve hızına bağlı olarak değişir ve formülü de aşağıdaki gibidir;

KE = ½ m V2 ( J )

ke = ½  V2 ( j/kg )

Bu denkleme göre bir nesne ne kadar ağır ve hızlıysa o nesnenin kinetik enerjisi daha yüksektir.

Kinetik Enerji Nelere Bağlıdır ?

Kütle

Cisimlerin kütleleri formülde de görüldüğü üzere kinetik enerjiyle doğru orantılıdır. Bir cisim ne kadar ağırsa hareket halinde o kadar çok kinetik enerjisi olur. Örneğin, aynı hızda kütleleri birbirlerinden farklı iki araç düşünün bu araçlar yolda duran iki ayrı dubaya çarpsalar daha ağır olan araç daha yüksek bir kinetik enerjiye sahip olduğundan dolayı çarptığı duba daha uzağa fırlar.

Hız

Kinetik enerji hızın karesiyle doğru orantılıdır. Sabit kütlede ne kadar hızlıysanız o kadar fazla kinetik enerjiniz vardır. Örneğin, önceki örneğimizi tekrar ele alalım ancak bu sefer iki aracında kütleleri sabit hızları farklı olsun yine bu iki araç dubalara çarpsın hızlı olan araç daha yüksek bir kinetik enerjiye sahip olduğundan dubayı diğer araca göre daha ileri fırlatır.

Kinetik ve Potansiyel Enerji İlişkisi

Bir cismi bir binanın 10. katında elinizde tuttuğunuzu düşünün. Bu cisim başlangıçta hareketsiz olduğu için kinetik enerjisi 0, yerden yüksekte olduğu için de yükseklikle orantılı olarak bir potansiyel enerjisi vardır. Eğer bu cismi bırakırsanız cisim aşağıya düşerken sahip olduğu potansiyel enerjisi kinetik enerjiye dönüşecek, cisim yere yaklaşırken kinetik enerjisi maksimuma potansiyel enerjisi de minimuma ulaşır. Cisim yere çarptığı anda ise hem kinetik hem de potansiyel enerjisi “0”olur. Çünkü cisim enerjisinin tamamını zemine aktarır.

Potansiyel (PE) ve Kinetik (KE) Enerji Değişimi
Potansiyel (PE) ve Kinetik (KE) Enerji Değişimi

Kinetik Enerji Örnekleri

Kinetik enerjiyi doğada her yerde gözlemleyebilirsiniz. Şuan bu yazıyı okurken oturuyorsanız herhangi bir kinetik enerjiye sahip değilsiniz. Ancak yürüyorsanız ağırlığınıza ve hızınıza bağlı olarak belli bir kinetik enerjiniz vardır. Hareket eden her canlı ve her nesnenin bir kinetik enerjisi vardır. Bir taşı fırlatmanız, aracınızla yolda gitmeniz, yürümeniz, koşmanız, gemilerin hareketi, elektrik üretim sistemleri, hayvanların hareketleri ve daha sayamayacağımız birçok alanda kinetik enerjisiyle ilgili örnekleri görebilmekteyiz.

Kinetik enerjinin günlük hayatta en güzel örneği bowling oyunudur. Bowling topunu attığınızda topa kinetik bir enerji kazandırmış olursunuz. Enerji kazanan bu top da bünyesindeki kinetik enerjiyi labutlara aktararak onları devirir.

Kinetik Enerji ve Bowling
Kinetik Enerji ve Bowling

Kinetik enerji, bazı elektrik enerjisi üretim sistemlerinin analizinde kullanılabilir. Hidroelektrik santrallerinde suyun sahip olduğu potansiyel ve kinetik enerjisinin farkları kullanılır. Rüzgar enerji santrallerinde, rüzgarın hızı ve kütlesel debisi elektrik üretiminde oldukça önemlidir.

Rüzgarların bile hızlarından ve kütlesel debilerinden dolayı bir kinetik enerjisi vardır ve formülü kullanarak bir bölgedeki rüzgar enerji potansiyelini kabaca bulabilirsiniz.

Kinetik Enerji Soruları

SORU 1

Rüzgar hızı 6m/s olan bir bölgede rüzgar enerji santrali kurulmak isteniyor. Rüzgarın birim kütlesindeki kinetik enerjisi ne kadardır ? hava kütle debisi 1500 kg/s olduğunda rüzgar enerjisini hesaplayınız.

a) Birim kütledeki enerji miktarı sorulduğundan formülümüz:

ke = ½  62 –> ke = 18 j/kg

b) Kütle debisi 1500 kg / s için;

KE = 1500 kg/s x 18 j/kg –>27 000 j/s –> 27 000 W –> 27 kW

SORU 2

1000 kg kütleye sahip bir arabanın düz yolda durma anından 10 saniyede 100 km/saat hıza çıkması için gerekli güç kaçtır ?

Bu soruda formülü yazarken hız farklarını kullanacağız. Durma anında arabanın hızı 0’dır.

100 km/saat şeklindeki hız değerini m/s cinsine çeviriyoruz.

100 km/saat . 1000 / 3600 –> 27,78 m/s

KE = ½ . 1000 . ((27,78)2 – 02) –> KE = 386,11 kW

Emre LEBLEBİCİOĞLU
Emre LEBLEBİCİOĞLU, 1993 yılının Ekim ayında Adana'nın Seyhan ilçesinde doğdu. İlk,orta ve lise öğrenimini burada tamamladı. 2011 yılında Karabük Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği bölümünü kazandı. 2012 yılında ise yine aynı üniversite de Mekatronik Mühendisliğinde çift anadal programına başladı. 2014 yılının ilk döneminde Erasmus programı kapsamında Bükreş Politeknik Üniversitesi'nde eğitim aldı. 2015 yılında haziran ayında Enerji Sistemleri Mühendisliğinden, ağustos ayı sonunda ise Mekatronik Mühendisliğinden mezun oldu. Mezuniyetten sonra ise yaklaşık 2 yıl solar enerji sektöründe faaliyet gösterdi. Askerlik vazifesini de yedek subay olarak tamamladı. Şuan da ise Marmara Üniversitesi İngilizce Makine Mühendisliği bölümünde tezli yüksek lisans yapmaktadır. İleri seviyede İngilizce ve başlangıç düzeyinde Almanca bilmektedir.

Tarihteki En Önemli 10 Uzay Görevi

Önceki Yazı

Potansiyel Enerji Nedir ?

Sonraki Yazı

Yorum

Cevap Yaz

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Bunları da beğenebilirsiniz

Bu konuda daha fazla Doğa ve Çevre