İş Formülü

Fizikteki en önemli konulardan biri iş güç enerji konusudur. Bu kavramların tamamı birbiriyle bağlantılıdır. İş, enerji ve güç gibi kavramları iyi anlarsak mekanik fizik bilgimiz çok sağlam hale gelir. Bu yazıda önemli konulardan olan iş formülü üzerinde duracağız.

Günlük hayattaki iş tanımıyla fizikteki iş tanımı arasında biraz fark vardır. Fizikte iş yapılabilmesi için bir cismin uygulanan kuvvet doğrultusunda hareket etmesi gerekir.

Soru #1: Bir cisme 20 N kuvvet uygulanarak cisme kuvvet doğrultusunda 4 m hareket etmiştir. Sürtünmenin önemsiz olduğu bu ortamda kaç joule kadar iş yapılmıştır?

A) 60

B) 80

C) 100

D) 120

E) 160

Çözüm: Formülü uygulayalım. W = F.x → W = 20.4 = 80 joule bulunur. Cevap B seçeneğidir.

İlgili yazılar:

• Kuvvet formülü
• Kinetik enerji formülü
• İvme formülü

Net İş Formülü

Bazen karşımıza iş dışında net iş kavramı da çıkmaktadır. Net iş kavramı sürtünmeli ortamlarda karşımıza çıkmaktadır. Ortamın sürtünmesiz olduğu belirtilmemişse biz bu durumda ortamın sürtünmeli olduğunu kabul ederiz.

Sürtünmeli ortamlarda sürtünme de yaptığımız işe karşı bir iş yapar. Dolayısıyla net işi bulabilmek için yaptığımız işten sürtünmenin yaptığı işe çıkarmamız gerekir.

Buna göre net iş formülü W_net = W – W_s olur. Burada W_s sürtünmenin yaptığı iştir.

Kuvvet uygulanan bir cisim için formülleri açarsak W_net = F.x – F_s.x ya da x parantezine alırsak W_net = (F- F_s).x formülleri elde edilir.

Eğer düz bir yolda kuvveti bilmiyorsak ve bize hız verilmişse o zaman iki durum arasındaki kinetik enerji farkına bakarız. W_net = E_k2 – E_k1 olacaktır.

İş ve Enerji Uygulamaları

İş ve enerji ile ilgili sorular her düzeyde karşımıza çıkabilmektedir. Fiziğin ileri konularında da birçok soruyu anlayabilmek için iş, enerji, güç gibi kavramları iyi bilmek gerekir. Bu konuda bol örnek çözmek ise bilgileri pekiştirmenin ana anahtarıdır.

Sorularda her zaman bize kuvvet ve yol bilgisi verilmez. Bazen cismin enerji miktarı değiştirilir. Cismin sahip olduğu enerjiyi değiştirmek de yine iş yapmak manasındadır. Öyleyse işi enerji değişimi olarak da tanımlayabiliriz: W = ΔE

Soru #2: Sürtünmesiz ortamda 4 kg kütleli bir cisim 5 m yükseklikten 8 metre yükseliğe sabit hızla çıkarılıyor. Yapılan iş kaç joule olur? (g = 10 m/s²)

A) 120

B) 140

C) 180

D) 200

E) 240

Çözüm: Enerji değişiminden yapılan işi bulabiliriz. Cisim sabit hızlı hareket ettiğine göre kinetik enerjide bir değişim yaşanmamıştır. Öyleyse potansiyel enerji değişimi bize işi verir. Potansiyel enerjinin formülü m.g.h olduğunda göre E1 = 4.5.10 = 200 joule bulunur. E2 ise 4.8.10 = 320 joule bulunur. Aradaki fark 120 joule kadardır. Cevap A seçeneğidir.

II. Yol:

Cisim sabit hızlı hareket ettirildiğine göre uygulanan kuvvet cismin ağırlığına eşittir. Cismin ağırlığı m.g’den 4.10 = 40 Newtondur. Öyleyse uygulanan kuvvet de 40 Newton olur. Cisim 5 metreden 8 metreye çıkarıldığına göre 3 metre hareket ettirilmiştir. W = F.x formülünden W = 40.3 = 120 joule bulunur.

İş Formülü Elektrik

Elektrik konusunda da enerji formülü bize lazım olabilmektedir. Sonuçta elektriksel enerji harcandığı zaman yine iş yapılmış olur.

Elektrik akımının temel bağıntısı V = I.R olduğunu biliyoruz. İş formülü ise W = V.I.t olur. Burada t süredir.

Soru #4: Gücü 80 Watt olan bir ampul 8 saat çalışmaktadır. Harcanan enerji kaç KWh olur?

A) 160

B) 320

C) 480

D) 640

E) 720

Çözüm: Kilowatt güç birimidir. Kilowatt saat ise enerji birimidir. Kilowatt saat cinsinden enerjiyi sorduğu için doğrudan güç ile 8 cinsinden çalışma süresini çarpabiliriz. W = P.t formülünden W = 80.8 = 640 KWh bulunur. Cevap D seçeneğidir.