İçeriğe geç

7. sınıf · Fen Bilimleri · 6. hafta (19-23 Ekim 2026)

Kuvvet, İş ve Enerji İlişkisi: İşin Bağlı Olduğu Değişkenler ve Enerji

Kuvvet ve Enerjiyi Keşfedelim teması · Konu özeti

Etkinlikler
Bu hafta

Geçen hafta fiziksel anlamda işin ne olduğunu öğrendin: Bir cisme kuvvet uygulanacak ve cisim kuvvetin doğrultusunda yer değiştirecek; İş = Kuvvet × Yol, birimi joule. Bu hafta önce işin kuvvete ve yola bağlılığını deney verileriyle sınayıp yorumlayacaksın. Sonra şu soruyu soracağız: İş yapabilmek için neye ihtiyaç vardır? Yanıt enerjidir. Enerjinin ne olduğunu, iş ile enerji arasındaki bağı ve enerjinin cisimlerde nerede saklandığını öğrenecek, gelecek hafta karşılaştıracağımız kinetik ve potansiyel enerjiye kapı aralayacaksın.

Deney: yol sabitken kuvveti değiştirelim

İşin kuvvete bağlı olduğunu geçen hafta akıl yürüterek söyledik; şimdi bunu ölçerek sınayalım. Düzenek basit: tahta bir kutu, bir dinamometre ve bir metre. Kutuyu dinamometreye bağlayıp masanın üzerinde sabit süratle çekiyoruz; dinamometre uyguladığımız kuvveti gösteriyor, metreyle de kutunun aldığı yolu ölçüyoruz.

Bu deneyde kuvveti değiştirmek için kutunun içine ağırlıklar koyarız: Kutu ağırlaştıkça onu çekmek daha büyük kuvvet ister. Yolu ise her denemede 2 m olarak sabit tutarız. Sonra her deneme için İş = Kuvvet × Yol bağıntısıyla işi hesaplayıp tabloya yazarız.

Tablodaki sayılara bak: Kuvvet 5 N’dan 10 N’a, yani iki katına çıkınca iş 10 J iken 20 J olmuş, o da iki katına çıkmış. Kuvvet üç katına çıkınca iş de üç katına çıkmış. Buradan şu bilimsel çıkarımı yaparız: Yol sabitken yapılan iş, uygulanan kuvvetle doğru orantılıdır.

DenemeKuvvet (N)Yol (m)İş (J)
15210
210220
315230
420240

Deney: kuvvet sabitken yolu değiştirelim

Şimdi ikinci soruya geçelim: İş yola bağlı mı? Bu kez kutunun içindekileri değiştirmiyoruz; böylece dinamometredeki kuvvet her denemede aynı, diyelim 10 N, kalıyor. Değiştirdiğimiz tek şey kutuyu çektiğimiz mesafe: 1 m, 2 m, 3 m ve 4 m.

Hesaplanan işler tabloda görülüyor. Yol 1 m iken 2 m olunca iş de 10 J iken 20 J oluyor; yol dört katına çıkınca iş de dört katına çıkıyor. Çıkarımımız şu: Kuvvet sabitken yapılan iş, kuvvet doğrultusunda alınan yolla doğru orantılıdır.

İki deneyi birlikte düşündüğümüzde işin iki değişkene bağlı olduğunu verilerle göstermiş olduk: uygulanan kuvvet ve alınan yol. Her ikisi de artarsa iş daha da hızlı artar; örneğin kuvvet de yol da iki katına çıkarsa iş 2 × 2 = 4 katına çıkar. Verileri grafiğe döktüğünde kuvvet–iş ve yol–iş grafiklerinin başlangıç noktasından çıkan doğrular olduğunu görürsün; doğru orantının grafiği böyledir.

DenemeKuvvet (N)Yol (m)İş (J)
110110
210220
310330
410440

İş yapmak için ne gerekir? Enerji

Kutuyu çekme deneyini uzun süre tekrarladığını düşün: Bir süre sonra yorulursun, kolun kuvvet uygulayamaz olur ve iş yapamazsın. Dinlenip bir şeyler yediğinde ise yeniden kutuyu çekebilirsin. Demek ki iş yapabilmek için sende bir şeyin bulunması gerekiyor; bu şey enerjidir. Enerji, iş yapabilme yeteneğidir.

Enerji yalnızca canlılarda bulunmaz. Akan su, değirmenin çarkını döndürür; rüzgâr, yelkenliyi iter; yüksekten düşen bir çekiç çiviyi tahtaya çakar; sıkıştırılmış bir yay, oyuncak arabayı fırlatır. Bütün bu olaylarda bir cisim başka bir cisme kuvvet uyguluyor ve onu yer değiştiriyor, yani iş yapıyor. İş yapabildiğine göre o cismin enerjisi vardır.

Tersi de doğrudur: Enerjisi olmayan bir cisim iş yapamaz. Yerde hareketsiz duran bir top yanındaki kutuyu itemez. Topa vurduğunda ise top hareketlenir, kutuya çarpıp onu iter; artık topun enerjisi vardır. Bir cismin enerjisi olup olmadığını anlamanın en iyi yolu, onun iş yapıp yapamayacağına bakmaktır.

İş ile enerji arasındaki ilişki

İş ile enerji birbirine sıkı sıkıya bağlıdır. Bir cisme iş yaptığında ona enerji aktarırsın: Kutuyu rafa kaldırmak için 60 J iş yaptıysan kutu 60 J enerji kazanmıştır. İş yapan cisim ise enerjisinin bir kısmını harcar; kutuyu kaldıran sen, besinlerden aldığın enerjinin bir bölümünü kullanmış olursun.

Bu yüzden iş ile enerjinin birimi aynıdır: joule (J). Bir cisme 1 J iş yapıldığında ona 1 J enerji aktarılmış olur. Yapılan iş ne kadar büyükse aktarılan enerji de o kadar büyüktür. Enerjiyi bir cisimden başka bir cisme taşıyan şey iştir diyebiliriz.

Enerji aktarımını günlük olaylarda izleyebilirsin. Ayağınla topa vurduğunda ayağın topa iş yapar, topun enerjisi artar ve top uçar. Vinç yükü yukarı çekerken yüke iş yapar; yük yükseldikçe enerji kazanır. Akan su çarka çarptığında suyun enerjisinin bir kısmı çarka geçer, çark döner. Her olayda enerji, iş yoluyla bir cisimden ötekine geçmektedir.

Olayİş yapanEnerji kazanan
Topa vurmakAyakTop
Vinçle yükü yukarı çekmekVinçYük
Akan suyun çarkı döndürmesiSuÇark
Kutuyu rafa kaldırmakKişi (kasları)Kutu
Yayın oyuncak arabayı fırlatmasıYayOyuncak araba

Enerji cisimlerde nerede saklıdır?

Enerjisi olan cisimleri incelediğimizde iki farklı durum fark ederiz. Birinci grupta hareket eden cisimler var: akan su, esen rüzgâr, yuvarlanan top, koşan atlet. Bunlar hareket ettikleri için iş yapabilir. Hareket eden cisimlerin hareketlerinden dolayı sahip oldukları enerjiye kinetik enerji denir.

İkinci grupta ise hareket etmeyen ama yine de iş yapabilecek cisimler var: Rafın üstünde duran vazo düşerse altındaki şeyi kırabilir; barajda biriken su kapaklar açılınca türbinleri döndürebilir; gerilmiş bir yay bırakılınca oku fırlatır. Bu cisimler bulundukları konum ya da aldıkları şekil nedeniyle enerji depolamıştır. Cisimlerin konumlarından ya da şekillerinden dolayı sahip oldukları enerjiye potansiyel enerji denir.

Kinetik ve potansiyel enerji, enerji çeşitlerinden ikisidir ve ikisi de joule ile ölçülür. Gelecek hafta bu iki enerji türünü yan yana koyacak, her birinin nelere bağlı olduğunu deneylerle bulacak, benzer ve farklı özelliklerini listeleyeceksin. Şimdilik şunu aklında tut: Hareket eden cisimde kinetik, yüksekteki ya da gerilmiş cisimde potansiyel enerji vardır.

Günlük yaşamda iş ve enerji

Çevrende iş yapan her şey bir enerji kaynağı kullanır. Sen merdiven çıkarken, kutu taşırken ya da bisiklet sürerken kasların iş yapar; bunun enerjisini yediğin besinlerden alırsın. Asansör, vinç ve çamaşır makinesi elektrik enerjisiyle, otomobil ve kamyon yakıttaki enerjiyle iş yapar. Yel değirmeni rüzgârın, su değirmeni akan suyun enerjisini kullanır.

Enerji harcamak ile iş yapmak her zaman aynı şey değildir. Ağır çantayı kolunda sabit tutarken kasların sürekli kuvvet uygular ve enerji harcar; bu yüzden yorulursun. Ama çanta yer değiştirmediği için çantaya iş yapmazsın ve harcadığın enerji çantaya aktarılmaz. Fiziksel anlamda iş, ancak cisim kuvvet doğrultusunda yer değiştirdiğinde yapılmış olur.

Bu haftanın bilgisini bir cümlede toplayalım: Enerji olmadan iş olmaz; iş yapıldığında enerji bir cisimden ötekine aktarılır. Artık bir olaya baktığında üç soru sorabilirsin: İş yapılıyor mu? İş yapan cismin enerjisi nereden geliyor? Enerji hangi cisme geçiyor?

Günlük durumİş yapanKullanılan enerji kaynağı
Merdiven çıkmakBacak kaslarıBesinlerden alınan enerji
Asansörün yolcuları yukarı taşımasıAsansörün motoruElektrik enerjisi
Kamyonun yokuş yukarı çıkmasıKamyonun motoruYakıttaki enerji
Yel değirmeninin tahıl öğütmesiRüzgârın döndürdüğü kanatlarRüzgârın (hareket eden havanın) enerjisi

Örnekler

  1. Örnek 1Bir öğrenci aynı kutuyu masanın üzerinde 2 m boyunca sırasıyla 4 N, 8 N ve 12 N kuvvetle çekiyor. Her denemede yapılan işi hesaplayınız ve bu verilerden hangi bilimsel çıkarımı yapabileceğinizi yazınız.

    Cevabı göster

    İş = Kuvvet × Yol: 4 N × 2 m = 8 J; 8 N × 2 m = 16 J; 12 N × 2 m = 24 J. Yol sabitken kuvvet 2 katına çıkınca iş 2 katına (8 J iken 16 J), 3 katına çıkınca iş 3 katına (8 J iken 24 J) çıkmıştır. Çıkarım: Yol sabitken iş, uygulanan kuvvetle doğru orantılıdır.

  2. Örnek 2Ela, “Yapılan iş, alınan yolla doğru orantılıdır.” hipotezini deneyle sınamak istiyor. Ela deneyde hangi değişkeni değiştirmeli, hangisini sabit tutmalı, neyi ölçüp hesaplamalıdır?

    Cevabı göster

    Ela yalnızca yolu değiştirmelidir (bağımsız değişken): Kutuyu 1 m, 2 m, 3 m gibi farklı mesafelerde çekmelidir. Uygulanan kuvveti sabit tutmalıdır (kontrol değişkeni); bunun için aynı kutuyu aynı zeminde, dinamometrede aynı değeri okuyarak çekmelidir. Her denemede yolu ölçüp işi hesaplar (bağımlı değişken) ve yol arttıkça işin aynı oranda artıp artmadığına bakar. Kuvveti de değiştirseydi işin hangi değişken yüzünden değiştiğini bilemezdi.

  3. Örnek 3Can, bir kutuyu yerden rafa kaldırırken 60 J iş yapıyor ve “Demek ki kutuya 60 J enerji aktardım.” diyor. Can’ın görüşünü değerlendiriniz.

    Cevabı göster

    Can haklıdır. Bir cisme iş yapıldığında, yapılan iş kadar enerji o cisme aktarılır; iş ile enerjinin birimi de aynıdır (joule). Can 60 J iş yaptığına göre kutu 60 J enerji kazanmıştır. Bu enerji kutunun yerden yüksekte olmasından, yani konumundan kaynaklanan potansiyel enerjidir; Can ise bu işi yapmak için besinlerden aldığı enerjinin bir bölümünü harcamıştır.

  4. Örnek 4Bir elektrikli vinç, ağırlığı 500 N olan bir yükü 6 m yukarı çekiyor. a) Vincin yaptığı iş kaç joule olur? b) Yük kaç joule enerji kazanmıştır? c) Vinç bu işi yapmak için gereken enerjiyi nereden alır?

    Cevabı göster

    a) Yükü kaldırmak için ağırlığı kadar, yani 500 N kuvvet gerekir. İş = 500 N × 6 m = 3.000 J. b) Yapılan iş kadar enerji aktarıldığından yük 3.000 J enerji kazanmıştır. c) Vinç elektrik enerjisi kullanır; bu enerjinin bir bölümü iş yoluyla yüke aktarılır.

  5. Örnek 5Selin, yerde hareketsiz duran bir topun yanındaki kutuyu itemediğini, ancak yuvarlanan bir topun kutuya çarpıp onu ittiğini gözlemliyor. Selin bu gözlemden enerji hakkında hangi çıkarımı yapabilir?

    Cevabı göster

    Yuvarlanan top kutuya kuvvet uygulayıp onu yer değiştirmiş, yani iş yapmıştır. İş yapabildiğine göre hareket eden topun enerjisi vardır; bu enerji hareketinden kaynaklanan kinetik enerjidir. Yerde duran topun ise hareketi yoktur, iş yapamaz; dolayısıyla kinetik enerjisi yoktur. Çıkarım: Hareket eden cisimler enerjiye sahiptir ve bu enerjiyle iş yapabilir.

  6. Örnek 6Bir deneyde elde edilen veriler şöyledir: 1. deneme 6 N kuvvet, 1 m yol; 2. deneme 6 N, 3 m; 3. deneme 18 N, 1 m; 4. deneme 18 N, 3 m. a) Her denemedeki işi hesaplayınız. b) Hangi denemeler karşılaştırılırsa işin yola bağlılığı görülür? c) Hem kuvvet hem yol üç katına çıkınca iş kaç katına çıkar?

    Cevabı göster

    a) 1. deneme: 6 × 1 = 6 J; 2. deneme: 6 × 3 = 18 J; 3. deneme: 18 × 1 = 18 J; 4. deneme: 18 × 3 = 54 J. b) Kuvvetin sabit olduğu denemeler karşılaştırılır: 1 ile 2 (6 N) ya da 3 ile 4 (18 N). Bu çiftlerde yol 3 katına çıkınca iş de 3 katına çıkmıştır. c) 1. denemeden 4. denemeye hem kuvvet hem yol 3 katına çıkmış; iş 6 J iken 54 J olmuş, yani 3 × 3 = 9 katına çıkmıştır.

Etkinlikler

Soruları çözün; her cevaptan sonra doğru mu yanlış mı olduğunu hemen göreceksiniz.

  1. 1Bir kutuya uygulanan kuvvet de kutunun kuvvet doğrultusunda aldığı yol da iki katına çıkarılırsa yapılan iş nasıl değişir?

  2. 2Enerji ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

  3. 3Bir öğrenci, 25 N’luk kuvvetle bir kutuyu kuvvet doğrultusunda 4 m itiyor. Kutuya aktarılan enerji ne kadardır?

  4. 4Aşağıdaki ifadeler doğru mu, yanlış mı?

    • Enerjisi olmayan bir cisim iş yapamaz.
    • İşin birimi ile enerjinin birimi farklıdır.
    • Uygulanan kuvvet sabitken alınan yol üç katına çıkarsa yapılan iş de üç katına çıkar.
    • Duvarı itip kıpırdatamayan kişi duvara enerji aktarmıştır.

  5. 5Kavramları açıklamalarıyla eşleştiriniz.

    Soldan bir öğeye, sonra sağdaki eşine dokunun.

  6. 6Kelimeleri uygun boşluklara yerleştiriniz. Bir kelime artacak.

    1. Enerji, yapabilme yeteneğidir.
    2. Bir cisme iş yapıldığında o cisme aktarılır.
    3. Uygulanan kuvvet sabitken alınan yol arttıkça yapılan iş .

  7. 7Bir öğrenci boş bir kutuyu masanın üzerinde 2 m çekerken dinamometre 5 N gösteriyor. Kutunun içine kitaplar koyup yine 2 m çektiğinde dinamometre 15 N gösteriyor. a) İki durumda yapılan işleri hesaplayınız. b) Öğrenci hangi durumda daha çok enerji harcamıştır, kaç kat? c) Bu deneyde hangi değişken sabit tutulmuş, hangisi değiştirilmiştir?

  8. 8Rüzgâr, yelkenli bir tekneyi iterek denizde ilerletiyor. Rüzgârın enerjisi var mıdır? İş-enerji ilişkisinden yararlanarak gerekçelendiriniz ve bu enerjinin kaynağını söyleyiniz.

Kısaca

  • Deney verileri işin iki değişkene bağlı olduğunu gösterir: Yol sabitken iş kuvvetle, kuvvet sabitken iş yolla doğru orantılıdır. Her deneyde yalnızca bir değişken değiştirilir.
  • Enerji, iş yapabilme yeteneğidir. Enerjisi olan cisimler iş yapabilir; enerjisi olmayan cisim iş yapamaz. Enerjinin birimi de joule (J) olarak yazılır.
  • Bir cisme iş yapıldığında yapılan iş kadar enerji o cisme aktarılır; iş yapan cisim enerji harcar. Enerji, iş yoluyla bir cisimden ötekine geçer.
  • Hareket eden cisimlerin hareketlerinden dolayı sahip olduğu enerjiye kinetik enerji, cisimlerin konumlarından ya da şekillerinden dolayı sahip olduğu enerjiye potansiyel enerji denir; gelecek hafta bu ikisi karşılaştırılacak.
  • Günlük yaşamda iş yapan her şey bir enerji kaynağı kullanır: kaslar besinlerden, makineler elektrikten ya da yakıttan. Enerji harcamak her zaman iş yapmak demek değildir; cisim yer değiştirmiyorsa iş yapılmamıştır.

Bu dersin öteki kaynakları