Kuvvet, İş ve Enerji İlişkisi

İNDİR

İŞ VE ENERJİ

Günlük hayatımızda iş kelimesini çok farklı anlamlarda kullanırız. Örneğin: bulaşık yıkamak, ders çalışmak, işe gitmek bizi yoran eylemlerdir.

Genel anlamda bir emek harcayıp yorulduğumuz, karşılığında bir şey alıp verdiğimiz her şeyi ‘İŞ’ olarak tanımlarız.

Fakat bilimsel anlamda iş tanımı biraz daha farklıdır.

İŞ: Bir kuvvetin bir cismi, kuvvet doğrultusunda hareket ettirmesidir.

Yandaki resimde öğrenci kapıyı çekiyor ve kapı hareket ediyor. Uyguladığı kuvvet cismi hareket ettirdiği için ve hareketin doğrultusu kuvvetin doğrultusu ile aynı olduğu için öğrenci hiç yorulmasa bile iş yapmış sayılır.

Yandaki resimde öğrenci kapıyı ittiriyor ancak kapı hareket etmiyor. Uyguladığı kuvvet cismi hareket ettiremediği için öğrenci ne kadar yorulursa yorulsun bilimsel anlamda iş yapmış sayılmaz.

Yandaki resimde çantasını sırtında taşıyan çocuk fiziksel anlamda iş yapmış sayılmaz çünkü öğrencinin çantayı yukarı kaldırmak için uyguladığı kuvvet dikey doğrultulu ancak çantanın hareketi yatay doğrultuludur.

Ancak çantasını çekerek götüren çocuk fiziksel anlamda iş yapmış sayılır çünkü öğrencinin çantayı çekmek için uyguladığı kuvvet yatay doğrultuludur ve çantanın hareketi de yatay doğrultuludur.

Asansör içinde sırtında çanta taşıyan kişi fiziksel anlamda iş yapmış sayılır çünkü asansörün hareketi dikey doğrultudadır ve kişinin çantayı yukarı kaldırmak için uyguladığı kuvvet de dikey doğrultudadır.

Merdivende sırtında çanta ile çıkan kişi fiziksel anlamda iş yapmış sayılır çünkü kişinin çantayı yukarı kaldırmak için uyguladığı kuvvet dikey doğrultuludur ve hareketin yönü de dikey doğrultuludur.

Not: 1- Fiziksel anlamda iş yapılabilmesi için cisim uygulanan kuvvet doğrultusunda hareket etmeli.

Not: 2- Yapılan iş; kuvvet ve alınan yol ile doğru orantılıdır. Yani cisme ne kadar çok kuvvet uygulanıyorsa ve cisim kuvvet doğrultusunda ne kadar yol alıyorsa yapılan iş bu iki faktörün çarpımına eşittir.

Not: 3- İşin birimi Joule ’dür. Sembolü W’ dir.

Aşağıdaki resimde yapılan eylemlerden hangilerinde fiziksel anlamda iş yapılmıştır?

Eğik düzlemde iş:

Aşağıdaki eğik düzlemler yapılan işleri karşılaştıralım.

Bu eğik düzlemlerin tümünde arabanın alacağı yollar ve uygulanacak kuvvet eşit olduğu için yapılan iş eşit olacaktır.

Enerji

İş yapabilme gücüne ENERJİ denir.

Günlük işlerin gerçekleşmesi için enerjiye ihtiyaç duyulur.

Trenin hareketi için, evde yemek yapabilmek için, ışıkların yanası için enerji gereklidir.

Not: Enerji birimi iş birimi ile aynıdır yani Joule ‘dür.

Farklı türde enerjiler vardır. Aşağıdaki resimde bu enerji türlerinin bazıları yer almaktadır.

Bizim dersimizde inceleyeceğimiz iki türlü enerji vardır:

1- Hareket enerjisi (Kinetik enerji)

2- Çekim potansiyel enerjisi

Hareket enerjisi (Kinetik enerji)

Cisimlerin hareketinden dolayı sahip olduğu enerjidir. Hareketli cisimler kesinlikle kinetik enerjiye sahiptir.

Uçan bir kuş, pistte giden uçak, ağaçtan düşen elma kinetik enerjiye sahiptir.

Şekildeki resimde koşucuların kütleleri aynı olmasına rağmen hızı fazla olan koşucunun kinetik enerjisi de fazladır çünkü kinetik enerji hız ile doğru orantılıdır.

Yani hız artarsa kinetik enerji de artar.

Şekildeki resimde araçların hızları aynı olmasına rağmen kütlesi büyük olanın kinetik enerjisi daha fazladır çünkü kinetik enerji kütle ile doğru orantılıdır.

Yani kütle artarsa kinetik enerji de artar.