MEKANİK ENERJİNİN KORUNUMU

• Görevlilerin yapacağı uyarılar dikkatle dinlenmeli ve uygulanmalıdır.
• Eğer ilk kez bir laboratuvarda çalışmaya başlamışsanız elektrik panosunun, yangın söndürücüsünün ve ilk yardım dolabının yerlerini öğreniniz.
• İlk yardım gereçlerinin kullanılabilir durumda olduğundan emin olunuz.
• Gerekli ilk yardım merkezlerinin telefon numaralarını kolayca ulaşabileceğiniz bir yere not ediniz.
• Elektrik çarpmaları ile ilgili ilk yardım bilgilerini öğreniniz.
• Laboratuvarda çalışmaya başlamadan önce, yapacağınız deneyde kullanacağınız cihazların kablolarının prizlerde takılı olup olmadığını kontrol ediniz, takılı ise fişleri prizlerden çıkarınız.
• Laboratuvarda deney yapmak üzere kullanılacak prizlerde toprak hattının bulunması zorunludur. Kullanacağınız cihazların kablolarında çatlaklar, yırtıklar, kopmalar olup olmadığını kontrol ediniz. Belirtilen aksaklıkların bulunması durumunda bu cihazları kullanmayınız ve gerekli onarımların yapılması için görevlileri uyarınız.

Enerji, üretildiği kaynağa göre mekanik (kinetik ve potansiyel), ısı, ışık, kimyasal ve elektrik enerjisi olarak sınıflandırılır.

Mekanik enerji bir cismin hareketinden ve konumundan dolayı sahip olduğu enerjidir. Mekanik enerji kullanılabilir veya depolanabilir bir enerjidir. Depolanan enerji potansiyel enerji olarak adlandırılır ve cisimlerin bir referans düzleminden olan yükseklikleri ile orantılıdır.

Enerjinin korunumu ilkesine göre enerji yoktan var edilemez, var olan enerji de yok edilemez, ancak bir türden diğer bir türe dönüşür ve toplam enerji miktarı korunur.

Eğer cisim h yüksekliğinden serbest bırakılırsa, cisim potansiyel enerjisini kaybederken kinetik enerji kazanmaya başlar. Hava sürtünmesini ihmal edersek, cisim yere çarptığı anda potansiyel enerjisinin tamamı kinetik enerjiye dönüşmüş olur. Sürtünme olmadığı için ısıya dönüşen enerji olmaz. Kinetik ve potansiyel enerjinin toplamı sabittir ve bu enerji mekanik enerji olarak adlandırılır.

Eğer cisim h yüksekliğinden serbest bırakılırsa, cisim potansiyel enerjisini kaybederken kinetik enerji kazanmaya başlar. Hava sürtünmesini ihmal edersek, cisim yere çarptığı anda potansiyel enerjisinin tamamı kinetik enerjiye dönüşmüş olur. Sürtünme olmadığı için ısıya dönüşen enerji olmaz. Kinetik ve potansiyel enerjinin toplamı sabittir ve bu enerji mekanik enerji olarak adlandırılır.

Sürtünmeli ortamda mekanik enerji korunmaz ama toplam enerji korunur. Sistemde cismin sahip olduğu kinetik enerjinin bir kısmı cismin sürtündüğü yüzeyde ısı enerjisine (Eısı) dönüşür. Açığa çıkan ısı enerjisi cismin kaybettiği kinetik enerjiye eşittir. 

Deneyde kullanılacak araç - gereç ve miktarları aşağıda liste halinde verilmiştir.

1. Destek çubuğu (100 cm)..................................................................................................... 3 adet
2. Metre (100 cm)...................................................................................................................... 1 adet
3. Adaptör (BNC-plug/socket 4 mm)................................................................................... 1 adet
4. Adaptör enerji ....................................................................................................... 1 adet
5. Maxwell ....................................................................................................................... 1 adet
6. Hareket sensörü (sayaçlı).................................................................................................... 2 adet
7. Elektrik bağlantı kablosu (kırmızı ve mavi renk, 100 cm).......................................... 2 adet
8. Hareket sensörü bağlantı çubuğu...................................................................................... 1 adet
9. Hareket sensörü BNC adaptörü....................................................................................... 1 adet
10. Tekerlek hareketini kontrol mekanizması...................................................................... 1 adet
11. Hareket sensörü askı çubuğu............................................................................................. 2 adet
12. Kontrol mekanizmasının yaylı tetikleyicisi..................................................................... 1 adet
13. Cetvel .......................................................................................................................... 1 adet
14. Tekerlek askı çubuğu........................................................................................................... 1 adet
15. Cetvel ölçü işaretleyicisi....................................................................................................... 2 adet
16. İki yönlü ............................................................................................................... 5 adet
17. Kondansatör (100 nF, 250 V)........................................................................................... 1 adet
18. Üçgen ............................................................................................................................ 1 adet

Destek çubuklarını üçgen ayak üzerindeki kanallara yerleştirerek vidalar ile şekil 4.3’te görüldüğü gibi sabitleyiniz.

Üst ölçü işaretleyicisinin alt ucunu cetvel üzerinde 700 mm işaretine ve alt ölçü işaretleyicisinin üst ucunu 200 mm işaretine getiriniz.

Makaradan yaklaşık 100 cm uzunluğunda iki adet ip kesiniz. Taşıyıcı iplerden birini şekil 4.8’de görüldüğü gibi Maxwell teker milinin üzerinde, sağ tarafta bulunan delikten geçirerek bağlayınız. Diğer ip ile aynı işlemi sol taraf için tekrarlayınız.

Maxwell tekerine bağladığınız iplerden birinin boşta kalan ucunu tekerlek askı çubuğunda bulunan delikten geçirerek bağlayınız. Diğer ipi, şekil 4.9’da görüldüğü gibi destek çubuğu üzerinde bulunan, ayarlanabilir milin ucundaki delikten geçirerek bağlayınız.

Enerjinin korunumu deneyi esnasında Maxwell tekerinin yalpalamaması için tekerin dönme eksenini cetvelde ölçü işaretleyicisinin bulunduğu konuma getirerek taşıyıcı iplerinin eşit uzunlukta ve tekerin düzgün olup olmadığını kontrol ediniz. Bu sebeple şekil 4.16’da görüldüğü gibi Maxwell teker milinin uçlarında bulunan kırmızı renkli küçük tekerlerden tutunuz ve saatin dönüşü yönünde döndürerek ipin mil etrafına düzgün bir şekilde sarılmasını sağlayınız.

• Kırmızı renkli elektrik bağlantı kablosunu şekil 4.21’deki gibi tekerlek hareketi kontrol mekanizmasının altında bulunan yuvaya takınız.
• Mavi renkli elektrik bağlantı kablosunu şekil 4.21’deki gibi tekerlek hareketi kontrol mekanizmasının üst kısmında bulunan yuvaya takınız.
• Kırmızı renkli elektrik bağlantı kablosunun boşta kalan ucunu hareket sensörü üzerinde bulunan BNC uçlu adaptördeki kırmızı yuvaya takınız.
• Mavi renkli elektrik bağlantı kablosunun boşta kalan ucunu hareket sensörü üze- rinde bulunan BNC uçlu adaptördeki siyah yuvaya takınız.

• Ölçümlerinizi alacağınız maksimum mesafenin 50 cm olduğunu cetvel üze- rinde bulunan turuncu renkli ölçü işaretleyicilerinden kontrol
• Tekerlek hareket  kontrol  mekanizmasında  bulunan  yaylı tetikleyicisinin  üzerindeki siyah renkli plastik parçadan sol elinizin baş ve orta parmağı ile tutunuz. İşaret parmağınızla tetikleyicinin ucundaki siyah plastik düğmeden içeri doğru bastırınız ve bu esnada sağ elinizle vidayı sıkınız. Böylece tetikleyici mili kilitlenmiş olur.
• Taşıyıcı ipi Maxwell tekerine sarınız ve tekerlek milini deney kurulumu esnasında işaretlemiş olduğunuz başlangıç noktası ile aynı konuma getiriniz. Bu işlem şekil üzerinde sarı renkli kesikli çizgi ile gösterilmiştir.
• Başlangıç noktası ile aynı konuma gelen Maxwell tekerini tekerlek hareketini kontrol mekanizması ile sabitleyiniz. Bu işlem için kontrol mekanizmasının yaylı tetikleyici milinin ucunu bir miktar tekerlek üzerinde bulunan yuvalardan uygun olanına girmesini sağlayınız.
• Hareket sensörü üzerindeki düğmeyi konuma getiriniz.
• Hareket sensörü üzerindeki Set tuşuna basarak sayacı sıfırlayınız. Bu anda ekranda üç nokta işareti belirecektir.
• Hareket kontrol mekanizması yaylı tetikleyicisinin vidasını gevşetiniz. Aynı anda tetikleyici mili tekerlek yuvasından geriye doğru gelir, teker serbest kalır ve aşağıya doğru dönerek hareket Bu esnada hareket sensörü geçen zamanı ölçmeye başlar.
• Maxwell tekeri yaylı tetikleyiciyi geçtikten sonra yaylı tetikleyiciyi, tekerlek hareket sensörüne gelmeden önce, tekrar kilitleyiniz. Kilitleme işlemini zamanında yapamazsanız hareket sensörü belirlemiş olduğunuz iki nokta arasında geçen zamanı okumayacaktır.
• Maxwell tekeri milinin ucundaki kırmızı renkli küçük tekerler hareket sensörü üzerindeki optik göze gelir gelmez sayaç zaman okumasını durduracaktır.
• Buraya kadar yapmış olduğunuz işlemleri üç defa tekrarlayınız ve okuduğunuz zaman değerlerinin ortalamasını Çizelge 4.1’de t sütununda ilgili yere yazınız.

• Hareket sensöründeki Trigger In sinyalinin bağlantısını kesiniz. Bu işlem için ilk önce kondansatörü takılı olduğu yerden çıkarınız. Sırası ile yaylı tetikleyiciye giden kırmızı sonra da mavi kabloyu BNC adaptöründen çıkarınız.
• Maxwell tekerini başlangıç konumuna getirerek daha önce yaptığınız gibi sabitleyiniz.
• Hareket sensörü üzerindeki düğmeyi  konuma getiriniz.
• Hareket sensörü üzerindeki Set tuşuna basarak sayacı sıfırlayınız. Bu anda ekranda dört nokta işareti
• Hareket kontrol mekanizması yaylı tetikleyicisinin vidasını gevşetiniz. Aynı anda tetikleyici mili tekerlek yuvasından geriye doğru gelir, teker serbest kalır ve aşağıya doğru dönerek hareket eder. Hareket sensörü geçen zamanı henüz okumaya başlamaz.
• Maxwell tekeri milinin ucundaki kırmızı renkli küçük tekerler hareket sen- sörü üzerindeki optik göze gelir gelmez sayaç zamanı okumaya başlayacak ve kırmızı renkli küçük tekerler optik gözü geçer geçmez de sayaç zaman okuması bitirecektir.
• Buraya kadar yapmış olduğunuz işlemleri üç defa tekrarlayınız ve okuduğunuz zaman değerlerinin ortalamasını Çizelge 4.1’de ∆t sütununda ilgili yere yazınız.

Elde edilen verilerin değerlendirilebilmesi için, bu deneye uygun yatay ve düşey eksenleri lineer (düz) olan grafik kağıtları kullanılacaktır. Şekil 4.29 böyle bir grafik kağıdını göstermektedir. Düşey eksen konum, hız ve enerji değerleri için kullanılır. Yatay eksen zaman ekseni olarak kullanılır.