Menü Kapat

İş Formülü

İş Formülü

Fizikteki en önemli kavramlardan biri iş kavramıdır. İş, enerji ve güç kavramları iyi anlaşılırsa mekanik fizikteki birçok soru rahatlıkla çözülebilmektedir. İş güç enerji konusunu daha önce özet olarak anlattık. Bu yazıda iş formülü üzerinde duracağız.

İş fizikte W sembolüyle gösterilir. Bu İngilizce iş anlamına gelen work kelimesinin baş harfidir.

Fizikteki temel iş formülü “W = F.x” şeklindedir. Burada F kuvvet, x ise kuvvet doğrultusunda yapılan yer değiştirmedir. Burada önemli olan kuvvet ve yer değiştirmenin aynı yön ve doğrultuda olmasıdır.

Daha açık haliyle iş formülü iş = kuvvet x yer değiştirme olarak ifade edilebilir.

Burada kuvvetin biri Newton (N), yer değiştirmenin birimi Metre (m) ve işin birimi joule (J) şeklindedir.


Örnek 1: 5 kg’lık bir cisme 20N kuvvet uygulanarak bu cisim kuvvet doğrultusunda 5 m yer değiştirmiştir. Bu işlemde yapılan iş kaç joule olur?

Çözüm: Formülü uygularız. W = F.x olduğuna göre W = 20.5 = 100 joule bulunur. Bu soruda cismin kütlesini kullanmadığımıza dikkat ediniz.


İş formülü

İş = Enerji Değişimi

Fizikte birbirinden farklı iş formülleri bulunmaktadır. En temel formül yukarıda verdiğimiz formüldür. Ancak bütün sorular bu formülle çözülmez. Burada esas alacağınız bilgi işin harcanan ya da kazanılan enerji olduğudur.

Yani enerjiyi E ile gösterirsek W = ΔE olacaktır.


Örnek 2: Yerde durmakta olan bir cismin kütlesi 25 kg’dır. Bu cisim 1 metre yükseklikte olan bir masanın üzerine konuluyor. Buna göre yapılan iş kaç joule olur? (g = 10 m/s2)

Çözüm: Görüldüğü gibi bu soruda uygulanan kuvveti bilmiyoruz. O yüzden ne kadar enerji değişimi olduğuna bakacağız.

İlk durumda yerde durmakta olan cismin herhangi bir enerjisi yoktur. Ancak cisim yukarı konduğu zaman artık bir potansiyel enerjisi olacaktır. Potansiyel enerji formülü Ep = m.g.h olarak ifade edilir. Formülü uygularsak 25.1.10 = 250 joule bulunur.

Yapılan iş enerji değişimine eşit olacağından ve ilk enerji 0 olduğunu bildiğimize göre W = 250 – 0 = 250 joule bulunur.


Fiziksel İş Nedir?

Fiziksel manada iş ile günlük hayatta kullandığımız iş kavramları farklı kavramlardır. Bir masanın başında bilgisayara bakarak iş yaptığınızda yorulabilirsiniz. Ancak fiziksel manada iş yapılmış sayılmazsınız. Çünkü yerinizde durdunuz ve mekanik manada bir enerji harcamadınız.


Örnek 3: 75 kg kütleye sahip Ali, 120 kg kütleye sahip bir cismi 2 dakika boyunca itiyor ancak hareket ettiremiyor. Bu işlemi yaparken ter içinde kalan Akli çok yorulmuştur. Buna göre Ali kaç joule iş yapmıştır?

Çözüm: İş formülünü hatırlayalım. W = F.x şeklindedir. Burada x yer değiştirmeyi ifade eder. Örnekte yer değiştirme olmamıştır yani sıfırdır. Öyleyse W = F.0 = 0 joule bulunur. Yani Ali fiziksel manada iş yapmamıştır.


Yukarıda bahsettiğimiz gibi fizikte iş için kuvvet doğrultusunda hareket gerekir. Bunun dışındaki durumlarda iş yapılmamış olur. Bunun için de bir örnek çözelim.


Örnek 4: Ahmet 10 kg kütleye sahip bir sandığı üstünde bulunan kulpundan tutarak 30 cm kadar yukarı kaldırıyor. Ardından sandığı sabit tutarak 50 m boyunca ilerliyor. Buna göre Ahmet kaç joule iş yapmıştır. (g = 10 m/s2)

Çözüm: Kaldırmak için uygulanan kuvvet yere dik yöndedir. Bu şekilde kaldırma işlemiyle yer çekimine karşı iş yapmıştır. Bu işi hesaplamak için önce cm olan birimi metreye çevirelim. 30 cm = 0,3 m bulunur.

Kaldırılan cisme potansiyel enerji kazandırılmıştır. Bunu m.g.h. formülüyle hesaplayalım. 10.0,3.10 = 30 joule bulunur. Hareketin geri kalanında 50 m ileriye götürülmüş fakat ileri doğru bir kuvvet uygulanmamıştır. Dolayısıyla kımıldatmadan ileriye götürmek iş olarak görülemez. Toplam iş 30 joule olur.


İş ve enerji kavramlarının iyi anlaşılması için fizikte bol miktarda soru çözmek gerekir. Mantığı anlaşıldığı zaman hem iş formülü hem güç formülü hem de enerji formülü oldukça kolay gelecektir.


Gönderiye Yorum Yap