Bir cismi kaldırırken, yüzeyde iterek ilerlemesini sağladığımızda, kucağımızda taşıdığımız bir cismi yukarı çıkarırken enerji harcarız. Günlük hayatımızda yaptığımız her türlü eylemi iş olarak tanımlarız. Fakat fiziksel manada kullanılan iş, günlük hayatta kullandığımız iş arasında bir farklılık var mıdır? Bu ünitemizde bu durumu açıklamaya çalışacağız. Enerji konusunun tamamı 11. sınıf üniteleri içinde anlatılacaktır. Burada ayrıntıya girilmeden iş, enerji, güç kavramları üzerinde durulacaktır.
Günlük yaşamımızda algıladığımız iş ile fiziksel anlamda bahsedilen iş farklıdır.
Örneğin tüm gününü bir masa başında oturarak geçiren bir insan akşam eve geldiğinde o gün yaptığı işleri anlatır ve ne kadar enerji harcadığını ve bu sebepten yorgun düştüğünü söyler. Oysaki o insan fiziksel anlamda iş yapmamıştır.
Fiziksel anlamda işi;
Cisme hareket doğrultusunda bir kuvvet uygulayarak sağlarız. Cismi hızlandırarak, yavaşlatarak veya hızını korumasını sağlayarak bir iş yapmış oluruz. Fiziksel manada iş yapabilmek için kuvvetin hareket doğrultusunda uygulanıp cisme bir yol aldırması gerekir. Diğer bir deyişle kuvvet ile aldırılan yol aynı doğrultuda olmalıdır.
Şekildeki F kuvveti cisme x yolu boyunca etki etmişse yaptığı iş;
iş = kuvvet . yerdeğiştirme
Kuvvetin birimi Newton (N), yer değiştirmenin birimi metre (m) alındığında iş birimi N.m = Joule çıkar.
Eğer bir kuvvet harekete dik doğrultuda ise o kuvvet iş yapmaz. Şekildeki F2 kuvveti iş yaparken F1 kuvveti iş yapmaz.
Eğer kuvvetle yerdeğiştirme zıt yönde ise, yapılan işe negatif (–) iş denir. Şekildeki kuvvetin yaptığı iş,
W = –F.Dx tir
Yukarıda öğrendiğimiz gibi fiziksel anlamda iş yapabilmek için cisme yalnız kuvvet uygulamak yeterli değildir. Aynı zamanda cismin kuvvet doğrultusunda hareket etmesi gerekir.
Resimdeki arabayı iten kişi, o arabaya yol aldırmıyorsa fiziksel manada iş yapmamıştır. Çantasını yerden alarak omuzuna kaldıran bir öğrenci fiziksel manada iş yapar. Fakat çantası ile yürürken fiziksel manada iş yapmaz. Çünkü çantayı taşırken dengede tutmak için yukarı doğru bir kuvvet uygular, yer değiştirmesi ise yatay doğrultudadır.
Kuvvet uygulayarak yapılan enerji aktarımına iş denir.
Sürtünme Kuvvetinin Yaptığı İş
Her kuvvet iş yapabilir Sürtünme kuvveti diğer kuvvetler gibi bir cisme kendi doğrultusunda etki ediyorsa iş yapar. Sürtünme kuvvetinin yaptığı iş ısıya dönüşür. Ellerimizi birbirine sürtünce ısındığını görürüz. Kibrit çöpünü kutusunun kenarındaki bölgeye sürtünce ısınan kibrit çöpünün ucundaki karpit yanar.
Şekildeki gibi hareket eden bir cisme etkiyen sürtünme kuvveti Fs kadar ise, yapılan iş,
W = -Fs. Dx bağıntısından bulunur.
Sürtünme kuvvetinin yerine önceden öğrendiğimiz Fs = k.mg bağıntısı yazılabilir. Bu durumda ,
W = –k.mg.Dx yazılabilir.
