Mekanik Enerji

Bu yazıda elbette mekanik enerjinin nasıl hesaplandığını okumayacaksınız. Mekanik enerjiyi oluşturan potansiyel ve kinetik enerjinin mantığına göz atacaksınız.

Potansiyel enerjinin oluşmasına sebep olan şey korunumlu kuvvetlerdir. Bu kuvvetler üzerinden enerji depolanabilir. En bilindik örnekleri yer çekimi ve yay kuvvetidir. Uygulanan kuvvetin yaptığı işe zıt bir iş yapan korunumlu kuvvetler aldıkları enerjiyi geri vermek üzere tutarlar. Tutmuyorlarsa korunumlu kuvvet değildir. Bir kuvvetin iş yapabilmesi için mutlaka etkidiği cismi hareket ettirmesi gerekir. Neden kuvvetin yol alması gerektiğini sorsak?

Enerjinin aktarılabilmesi için kuvvetin yol alması gerektiği algısı bir yanılgıdır. Kuvvet yol aldığı için enerji aktarmaz; enerji aktardığı için yol alır. Aktarılan enerjinin bir cisimde değişikliğe yol açmasını bekleriz. İş konusuyla yakından alakalı bu mesele çok kafa takılması gereken bir şey değildir. İlk kavramlar tanımlanırken tutarlı bir yaklaşım içindeki gelişen mekanik, birbirini sağlayacak şekilde gelişmiştir. İş ile enerji değişiminde kullandığımız formüllerin birbirine uygun tanımları vardır. Dolayısıyla işlemler birbirini doğrular. Kinetik enerjide kafayı takacak daha güzel şeyler bulabilirsiniz.

Kinetik enerjinin birimi olan joule’un kendisi başlı başına bir düşünce kaynağıdır. Newton x Metre olarak ifade ettiğimiz joule üzerinde zamanınızı öldürebilirsiniz. Pek açıklayıcı bir yazı olmadığı için üzgünüm fakat zaten sıradan sorular rahatlıkla çözülüyor ve yazının sonu sizi şaşırtacak.

İki kilogramlık bir cisme dört Newton kuvvet etkidiğini düşünün. Cisim birinci saniye sonunda 2 m/s hıza ulaşırken enerjisi 4 j olur. İkinci saniye sonunda Hızı 4 m/s iken enerjisi 16 j olur. Üçüncü saniyede cismin hızı 6 m/s iken enerjisi 36 J olur. Her saniye kuvvetin cisme daha fazla enerji aktardığını görebiliyorsunuz değil mi? Asıl soru şimdi geliyor. Eğer hızı 4 m/s hızla giden bir arabadaysam ve yanımdan 4 m/s hızla cisim geçiyorsa ben cismi durağan görürüm. Dışarıdaki adam yukarıdaki gibi 2 saniye kuvvet uygulamış ve cisme 16 j enerji aktarmış. Ben araba içindeyken cisme 1 saniye boyunca 4 N kuvvet uygularsam cisim bana göre 2 m/s hızla gidecek ve buna göre ben cisme 4 J enerji aktarmış olacağım. Fakat olayı dışarıdan gözlemleyen adam cismin hızının 4 ten 6 ya çıkması için 20 j enerjiye ihtiyacı olduğunu söyleyecek ve benim cisme 20 j aktardığımı söyleyecek. Peki sizce sorun nasıl çözülür ve nasıl bir mantıkla yaklaşmak gerekir. Hızların göreli olabileceğini görebiliyoruz ancak enerji göreli olabilir mi? Enerji hız yükseldikçe katlanarak arttığı için göreli hız mantığı uyarlanabilir mi uyarlanamaz mı?