10.sınıf fizik enerji ünitesi iş, güç, enerji konuları, net kuvvet, negatif iş kavramları ders notları
Bir hareketin fiziksel anlamda iş olabilmesi için hareketin net kuvvet etkisinde olması gerekir, bu nedenle öncelikle net kuvvetin ne olduğunu bilmeliyiz.
Net kuvvet nedir?
Net kuvvet bir cisme etki eden tüm kuvvetlerin bileşkesidir.
Vektörel bir büyüklüktür.
Net kuvveti Fnet olarak sembolize ederiz.
Cisme birden fazla kuvvet etki ediyorken net kuvvet sıfır olabilir.
Fnet = F – F = 0
Bir cisme etki eden net kuvvet sıfırsa cisim ya durmaktadır yada sabit hızla hareket etmektedir.
Aynı yönde kuvvetlerin toplamı, zıt yönde kuvvetlerin farkı net kuvveti verir.
İş
Bir cismin uygulanan kuvvet doğrultusunda hareketine fiziksel anlamda iş denir.
Skaler büyüklüktür, W ile gösterilir ve birimi Joule dür.
Fiziksel anlamda iş yapmış olmak için,
1- cisme net kuvvet uygulanmalı,
2- cisim kuvvet doğrultusunda hareket etmelidir.
Hareket doğrultusuna dik kuvvetle iş yapmaz.
Örnek:
Yukarıdaki şekilde sürtünmesiz yatay zeminde K, L ve N kuvvetlerinin etki ettiği cisim gösterilen yönde hareket ediyor. Buna göre hangi kuvvetler iş yapar?
L kuvveti hareket yönüne dik şekilde, K ve N kuvvetleri ise hareket doğrultusunda uygulanmakta, buna göre;
L kuvveti iş yapmazken, K ve N kuvveti cisim üzerinde iş yapar.
Pozitif iş
Cisim net kuvvetle aynı yönde hareket ediyorsa pozitif iş yapmış olur.
Negatif iş
Cisim kuvvete ters yönde hareket ediyorsa negatif iş yapmış olur.
Örnek: Sürtünme kuvveti negatif iş yapar.
Örnek :
K kuvveti pozitif iş yaparken, L kuvveti negatif iş yapmaktadır.
İş formülü
W = Yapılan iş (Joule – j)
Fnet = Cisme uygulanan net kuvvet (Newton – N)
∆x = Kuvvet doğrultusunda yer değiştirme (metre – m)
Örnek :
Sürtünmesiz ortamda K cismine şekildeki kuvvetler uygulanıyor, cisim yatay doğrultuda 5 metre yer değiştirdiğine göre yapılan iş kaç Joule dur?
Çözüm :
Cisim yatay doğrultuda harekete geçtiği için 8N luk kuvvet iş yapmaz.
Yatay doğrultudaki kuvvetlerin bileşkesi 10 – 4 = 6 N
W = F.x = 6.5 = 30 Joule
Kuvvet- Yer değiştirme (F-x) grafiği
F-x grafiğinde alan işe eşittir.
W = f.x
Örnek:
Yukarıda bir cisme ait f-x grafiği verilmiştir. Cisim üzerinde toplam iş kaç Joule dur?
Çözüm:
Güç
Birim zamanda yapılan işe güç denir.
Skaler büyüklüktür, P ile gösterilir birimi Watt tır.
Aynı fiziksel işi yapan makinelerden, o işi en kısa sürede yapan makine daha güçlü olacaktır.
P = Güç (Watt)
W = Yapılan iş ( Joule – j)
t = Geçen süre ( saniye – s)
Örnek:
Sürtünmesiz yatay düzlemdeki bir cisme 10 N bir kuvvet 2 saniye boyunca uygulandığında, cisim 6 metre yer değiştiriyor. Buna göre harcanan güç kaç Watt tır?
W = F.x =10.6 = 60 joule
P = W/t = 60/2 = 30 Watt
Verim
Yapılan işin harcanan enerjiye oranına verim denir.
Verim 1 veya 1 den küçük değer alır.
Verim = 1 olduğu zaman iş %100 verimlidir.
Günlük hayatta sürtünme kuvvetinden dolayı enerjinin bir kısmı ısıya dönüşür bu nedenle verim %100 olamaz.
