İş-Güç-Enerji

İş-Güç-Enerji
İŞ,GÜÇ,ENERJİ


GİRİŞ

Günlük hayatımızda sayısız iş tanımı yapılabilir ama fiziksel anlamda işin tanımı net ve tektir.
Düz bir yolda
saatlerce yürüyen bir insan,ya da masada oturup saatlerce ders çalışan
bir ideal öğrenci mi iş yapmıştır? Yoksa bir basamak merdiven çıkan
öğrenci mi iş yapmıştır? Düz bir yolda yürüyen adam ile çalışan öğrenci
fiziksel anlamda iş yapmamıştır. Ancak bir basamak merdiven çıkan
öğrenci fiziksel anlamda bir iş yapmıştır.
O halde işi şöyle tanımlayabiliriz;


İŞ

Bir kuvvet, bir cisme uygulandığında, onu kendi doğrultusunda hareket ettiriyorsa, fen anlamında bu kuvvet iş yapmıştır.
Bu işin tanımından da anlaşıldığı üzere fen anlamında işin yapılabilmesi için üç şartın gerçekleşmesi gerekir;
1)Bir cisme bir kuvvetin uygulanması gerekir yani bir kuvvet olmalıdır.
2) Bu kuvvet bu cisme yol aldırması gerekir.
3) Kuvvetle yolun aynı doğrultuda olması gerekir.
Bu şartlardan biri ve ya birkaçı eksik olursa iş yapılmış sayılmaz.

İş=Kuvvet . Yol W=F . S W:Yapılan iş
F:Hareket doğrultusundaki kuvvetlerin bileşkesi (Net kuvvet)
S:Net kuvvet doğrultusunda alınan yol

Bu formülün geçerli olabilmesi için kuvvet ile yolun aynı doğrultuda yani birbirine paralel olması gerekir.
Kuvvet yola
paralel değilse,ya kuvvetin yol doğrultusundaki bileşeni alınarak ya da
yolun kuvvet doğrultusundaki bileşeni alınarak kuvvetle yol aynı
doğrultuya getirildikten sonra çarpma işlemi yapılır.

İş Birimleri :

İş=kuvvet . yol olduğundan iş birimleri de kuvvet birimleri ile yol (uzunluk) birimlerinin çarpımına eşittir.


1 Joule = 107 Erg
1 kg-kuv . m = 9,8 Joule = 10 Joule

Birim zamanda yapılan işe güç denir.
Güç=İş:Zaman

P=W:t


Fen bilimlerinde, yukarıdaki ifadeye göre az zaman da çok iş yapan adama güçlü adam denir
Güç Birimleri:
İş birimlerini zaman birimlerine bölmekle güç birimleri elde edilir.


1kilowatt = 1000 watt
1kgf . m/saniye= 9,8 watt
1 Buhar Beygiri (B.B)=736 watt


Bir
cismin ya da sistemin iş yapabilme kabiliyetine enerji denir. Değişik
enerjiler vardır. Biz mekanik enerjiyi inceleyeceğiz. Mekanik enerji
iki kısımdır;
1.Kinetik enerji (Hareket enerjisi) ve
2.Potansiyel enerji
1.Kinetik Enerji:
Bir cismin hareketinden (hızından) dolayı sahip olduğu enerjidir.

Ek=1/2.m.v2

Ek=Kinetik enerji (joule)
m=Cismin kütlesi (kg)
v=Cismin hızı (m/s)

2.Potansitel Enerji:
Cisimlerin
durumları nedeniyle sahip oldukları enerjidir. Gerilmiş ya da
sıkıştırılmış yayın, yukarıya kaldırılmış cismin, barajda birikmiş
suyun potansiyel enerjileri vardır.
Bir yayı
gererken ya da sıkıştırırken, bir taşı kaldırırken iş yaparız. Yay ve
taş, yapılan bu iş kadar potansiyel enerji kazanır.
Belirtilen bir yere göre G=m .g ağılığındaki bir cismin potansiyel enerjisi “Ep=k .m .g”dir.
Cismi h yüksekliğinden aşağıya bırakırsak potansiyel enerji; kinetik enerjiye dönüşür.
Burada h
cismi hangi seviyeye göre potansiyel enerjisini yazıyorsak, cismin o
seviyeye olan yüksekliği alınacaktır. Mesela masanın üzerinde duran bir
cismin masaya göre h yüksekliği olmadığından potansiyel enerjisi
sıfırdır. Fakat aynı cismin yere göre bir potansiyel enerjisi vardır.

Enerjinin Korunumu:
Hiçbir enerji
kendi kendine var olmaz, kendi kendine de yok olmaz. Fakat bir türden
başka bir tür enerjiye dönüşebilir. Bu dönüşüm sırasında toplam enerji
daima sabittir. Toplam enerjinin sabit olması demek bir tür enerji
azalırken başka tür enerjinin aynı miktarda artması demektir. Mesela
belli bir yükseklikten yere doğru hızlanarak düşen bir cismin kinetik
enerjisi artarken, aynı miktarda potansiyel enerjisi de azalmaktadır.
Barajda
birikerek potansiyel enerji kazanan su daha sonra yüksekten düşerek
kinetik, sonra elektrik ve oradan da ısı ve ışık enerjisine
dönüşmektedir.
Not: Enerji birimleri iş birimlerinin aynısıdır.

1)
80 kg’lık bir at arabasına 5m yol aldırmakla yapılan iş kaç joule dür?(Sürtünme yok.)

A)250 B)750 C)1250 D)400

Çözüm : Araba F2 yönünde ve 50N’luk bir kuvvet etkisinde hareket edeceğinden;

W=F . S
W=50 . 5=250 joule dür.
Cevap : A




2)10 m derinliğindeki bir kuyudan 900 kg suyu 0,5 dakikada çekebilen motorun gücü kaç B.B dir?

A)2 B)3 C)4 D)5



Çözüm : Güç= İş/Zaman
W= 900 . 10 = 9000 km-g
t = 0,5 . 60 = 30 s
P= 9000:30 = 300 kg-m/s
75 kg-m/s = 1 BB ise
300 kg-m/s = 4 BB‘dir.
Cevap : C





3)Bir
adam yüksekliği 50 m olan bir dama her biri 10N ağırlığında 20 tuğla
çıkarıyor. Başka bir adam aynı yüksekliğe 15 tuğla çıkarıyor. Birinci
adam, ikinci adamdan kaç joule fazla iş yapmıştır?
A)2500 B)4500 C)7500 D)10000

Çözüm : İş = kuvvet x yol
W = F . x dir.

Birinci adamın bir tuğla için yaptığı iş;
10 . 50 = 500 joule, 20 tuğla çıkardığından
W = 20 . 500 = 10000 joule









Çözüm : Asansör %60 verimle çalıştığına göre gücü ;
P=3600.(60 : 100)=2160watt’tır.
P =W/t = (G . h)/t
2160=(G.20) : 10 2160=2 .G G=1080N ’dur Cevap : B

4)Aşağıdakilerden hangisi 1 watt’ a eşit değildir?

A)1 kg-f-m/s:9,81
B)1BB/736
C)1 joule/s
D)1 kg-f-m . 9.81

Çözüm : 1watt= 1 joule/s ‘dir.
1 joule= 1/9,81 kg-f-m olduğuna göre,
1 kg-f-m/9,81 de 1 watt’ a eşittir.
Ayrıca;1BB=786 watt
1watt=1/786BB ‘dir.
O halde, 1kg-f-m . 9.81, 1 watt’ a eşit değildir.
Cevap : D

5)Kütlesi 20 kg olan bir cisim 10m/s hızla hareket ederken kinetik enerjisi kaç joule‘ dür?

A)250 B)500 C)750 D)1000

Çözüm : Ek=1/2.m.v2
Ek=1/2.20.102=1000joule.
Cevap : D

6)5 m yükseklikte bulunan 50 kg kütleli bir taşın yere göre potansiyel enerjisi kaç joule’ dür?(g=10m/s2)

A)250 B)1250 C)2500 D)5000

Çözüm : Ep =m .g .h
Ep=10.50.5=2500joule.
Cevap : C


durum, bu arada sürtünmenin olduğunu gösterir. Cevap : B