İş, Güç ve Enerji-1

Previous: Kuvvet-3
Next: İş, Güç ve Enerji-2

İş

Bir cisme kuvvet uygulandığında cisim kuvvet doğrultusunda yer değiştiriyorsa "fiziksel iş" yapılmış olur.

Sembolü: W
SI birimi: Joule (J)
Skalerdir.

Kuvvet \(\vec{F}\), yer değiştirme \(\Delta\vec{x}\) olmak üzere işin matematiksel formülü:

\[W=\vec{F}.\Delta\vec{x} \]

Bir cisim 1N lik kuvvet doğrultusunda 1m yer değiştiriyorsa cisim üzerine yapılan iş 1joule olur.

Yer değiştirme ve alınan yol farklı kavramlardır.

Örnekler:

Market arabasına F kuvveti uygulandığında hareket ederse market arabası üzerinde iş yapılır.
Duvarı ittirip onu hareket ettiremeyen biri iş yapmış olmaz.
Elinde çanta taşıyan kişi; çantaya uyguladığı kuvvet (dikey), çantanın yer değiştirmesine (yatay) dik olduğu için çanta üzerine iş yapılmış olmaz.
Bir koliyi belirli bir yükseklikte sabit tutmak için kuvvet uygularken iş yapılmış olmaz.

Not: Kuvvet ve yol birbirine paralel olmak koşulu ile yolun; eğik, yatay, düşey doğrultu ya da eğrisel yörünge olması, yapılan işi değiştirmez.

Negatif İş

Eğer cismin hareketi uygulanan kuvvete zıt yöndeyse, kuvveti uygulayan negatif bir iş yapıyordur.

Pozitif iş sistemin enerjisini artırırken, negatif iş, sistemin enerjisini azaltır ve verimliliği düşürür.

Sürtünme kuvvetinin yaptığı iş negatiftir.

Birden Fazla Kuvvetin Yaptığı İş

Tüm kuvvetlerin yaptığı işin toplamı, toplam işi verir.

\(W_{Toplam}=W_1-W_2+W_3\)

\(W_{Toplam}=\vec{F_1}.\Delta\vec{x}-\vec{F_2}.\Delta\vec{x}+\vec{F_3}.\Delta\vec{x}=(F_1-F_2+F_3).\Delta\vec{x}\)

Enerji ve İş-Enerji Arasındaki İlişki

Bir işin yapılabilmesi için enerjiye ihtiyaç vardır. Enerji, iş yapabilme yeteneği olarak tanımlanır.

Herhangi bir enerji üzerinde iş yapıldığında cisme enerji aktarılır.
Cismin enerjisi cisim üzerinde yapılan iş kadar değişir.
Yapılan iş pozitif ise sistemin enerjisi artar. Yapılan iş negatif ise sistemin enerjisi azalır.

Cismin enerjisi cisim üzerine yapılan iş kadar değişir.

\[W=\Delta E=E_{son}-E_{ilk} \]

\(\Delta E\): Enerji değişimi, \(E_{son}\): Son enerji, \(E_{ilk}\): İlk enerji

İş ve enerji birimleri aynıdır (joule). İkisi de skalerdir.

İş, bir kuvvetin bir nesne üzerinde hareket etmesine neden olan enerji transferidir. (Sistem üzerindeki enerji değişimi)

Enerji, bir sistemin iş yapabilme kapasitesidir ve çeşitli formlarda bulunabilir.

Güç

Birim zamanda yapılan işe ya da aktarılan enerjiye güç denir.

\[P(\text{Güç})=\frac{W(\text{Yapılan İş})}{\Delta t(\text{Geçen Zaman})} \]

Sembol: P
SI Birimi: Watt(W) (joule/saniye)
Skalerdir

\(1000W=1kW\)

Bir sistem 1 saniyede 1 joulelük iş yapıyorsa, gücü 1 watt demektir.

1 beygir gücü 746W'dır

Bir cihazın gücü (P), cihazın birim zamanda harcadığı enerjiyi ifade eder. Bu durumda cihazın t sürede harcadığı enerji (E), aşağıdaki bağlantı ile ifade edilir.

\(E\text{(Joule/İş)}=P\text{(Watt)}.t\text{(Saniye)}\)

Güç bağlantısında iş yerine \(F.x\) yazıldığında, \(P=F.x/t\) elde edilir. (\(x/t\) hız eşittir(v)) Bu durum, gücün; kuvvet ile ortalama hızın çarpımına eşit olduğunu gösterir.

\[P=F.v_{ortalama} \]

Yaptığın işin eşit olması, harcadığın minimum enerjinin de eşit olduğu anlamına gelir (kayıp olmadığında). Sadece bu enerjiyi güce bağlı olarak daha hızlı ya da daha yavaş harcarsın.