İş neden kuvvet ve yolun çarpımıdır?

melahat-merakli2068

melahat-merakli2068

Kuvvet sabitse iş, W=F.x olarak tanımlanır. Tanımın neden tam olarak böyle olduğunu merak ediyorum. Basınç dendiği zaman, basıncın tanımı gereği formülün P/A olması gerektiği anlaşılıyor. Ancak kuvvet tarafından aktarılan enerji dendiğinde, bu enerjiyi verecek olan bağıntıya sezgisel bir şekilde ulaşamıyorum. Örneğin içinde hava olan bir piston silindir düzeneği düşünelim. Bu sisteme 100 Joule değerinde ısı geçişi olduğunu düşünelim. Bu işlem sonucunda havanın iç enerjisinde meydana gelen değişiminde 70 Joule olduğunu varsayalım. Bu durumda kalan 30 Joule değerindeki enerjinin pistonun hareket etmesine sebep olan sınır işi olduğu sonucuna varırız. Bu sınır işi de düzenek sabit basınçlı olduğundan, F.x ile hesaplanabilir. Sürtünmesiz bir zemin üzerinde, bir apartmanı da bir bilyeyi de hareket ettirmek için aynı enerjiyi harcarım. Dolayısıyla formülde kütlenin olmaması mantıklıdır. Harcamış olduğum enerjinin uyguladığım kuvvet ve yol ile ilişkili olması da mantıksız değil. Ancak nedenini tam olarak anlayamadığım bir şekilde bu bağıntıyla ilgili bir şeyler zihnime oturmuyor. Bu sebepten ötürü bu soruyu sordum.

morgan-frei5424

Formuldeki F=m.a yani kutleyle direk alakali Soruya donersek,fizikte "is" yapmak demek, kuvvetin hareket dogrultudunda ilerleme yapmasidir.10 tuglayi sirtlayan adam is yapmaz.Bir kutuyu surukleyen cocuk is yapar.Yapilan isin miktari da bu nedenle f.x

burtay-mutlu-shibumi-tr1695

Sanırım; 10 kg yi omuzuna kaldırınca değil ama yerde veya omuzunuzda 10 metre ileriye (x) taşınmasının "iş" olarak tanımlanmasından kaynaklanıyor sorununuz. Halbuki 10 kg yi omuzunuza kaldırınca da bir enerji harcanıyor. Değil mi? En azından benim kafamı karıştıran buydu. Bence; "iş" kavramı, enerjinin kinetikten potansiyele dönüştürülmesiyle değil, başka bir şekilde kullanılmasıyladağıtılmasıyla alakalı. 10 kgyi omuzunuza kaldırıken, o enerji hala nesnenin kütlesinde potansiyel olarak duruyor. Attığınız anda ortaya çıkacak şekilde. Oysa tsaşırken harcağınızı enerjinin geri dönüşümü veya potasniyeli yok. Taşdığınız bitti. Geri durum için bile enerji lazım.

vide-supra1191

10 tuğlayı sırtlayan adam eğer tuğlaları yerden kaldırıyorsa iş yapmaz mı? Yerden sabit hızla sırta kadar çıkarılan tuğlalara uygulanan kuvvet de hareket doğrultusundadır. Burada kuvvetin yaptığı iş derken çok fazla kaynakta, konu anlatım kısmında türkçenin yetersiz kullanılması ya da ayrıntılı anlatım yapılmamasından dolayı yanlış bilgi verilebiliyor. Örneğin bir yerde ''masadan aldığımız bir kitabı ileri götürdüğümüzde iş yapmayız'' yazarken aynı yerde '' çantayı yerden kaldırırken iş yapılır'' yazmakta. Görsel yöntemlerle olarak doğru öğretilmesi çok kolay bir şeyi bu şekilde kelime oyununa getirmeyi seçmek bir fizik öğretmeni için en büyük hatadır herhalde. Burtay bey sizin örneğiniz de aynı kelime oyununa takılmış galiba. 10kg'ı omuzda taşıyınca artık omzunuz ve vücudunuz farklı parçalarmış gibi değerlendiriliyor. Omzunuzun yukarıya doğru 100 N luk kuvveti ile yürümek için kullandığınız diğer kuvveti ayrı alıyorlar. Yani sırtınızdaki 10kg ile x mesafesi yürüyünce iş yapmıyorsunuz ama 10kg ı kaldırınca iş yapıyorsunuz. Ya da 10kg ı yerde sürüklerseniz iş yapıyorsunuz. Tüm bu iş enerji konusunu bu tarz referans noktası dahil olmayan garip örneklerle anlatmanın ne kadar saçma olduğunu şimdi anlıyor insan.

burtay-mutlu-shibumi-tr1695

@vide supra; Saçmalık konusunda sizi anlıyorum. Ama 10 kg yi yukarı kaldırınca değil ( y koordinatında değil), taşıyınca iş yapmış oluyorsunuz diye hatırlıyorum..(x koordinatında) . G'ya rağmen; y üzerindeki hareket iş sayılmıyor. Sebebi formülünde gizli, Cos 90=0 çünkü... W = F.X = F.X.cosα Bu sınav sisteminde (Cos 0=1) olduğundan, çoğu yerde Hareketin açısı değerlendirilmeye alınmıyor. Ancak vektörlerde, belki kaldıraçlarda filan alınıyor. (Bilgi örnek: https://www.msxlabs.org/forum/cevaplanmis/208905-fizik-is-guc-enerji-nedir.html)

vide-supra1191

Burada bahsettiğimiz kuvvet, doğrultusu yönünde cismi hareket ettiriyorsa iş yapılır tanımı üzerinde gitmek gerekli diye düşünüyorum. Yerden kaldırdığımız çantaya uygulanan kuvvet y ekseninde harekete neden olmuşsa iş yapar ve cos 0 olarak değerlendirmek gerekir. Fakat bu çantayı taşıyarak yürümeye devam edersem kuvvet y ekseninde, hareket de x ekseninde olacağından sabit hızımı korursam ve bu hız vektörünü değiştirecek iniş-çıkış, sağ-sol hareketi yapmazsam eğer çantaya iş yapmış olmayacağım demektir. Ya da cismin momentumu üzerinde değişiklik yapabiliyorsam eğer bu değişiklik (Δp/Δt) kuvvet gerektirecek ve değişen mesafe ile çarpımı da joule'u yani işi verecek. Aslında hiç bir cisim sabit değil bunu da düşünmek lazım. Dünyanın, güneş sisteminin ya da galaksinin hareketi ile sabit olan bir hızımız var. Ne zaman bir kuvvet bu hızımızı değiştirirse o zaman bu kuvvet doğrultusundaki harekete bakmak lazım. Örneklerin bence boş uzay tasviri şeklinde verilmesi daha iyi olacaktır. Verdiğiniz linki açamadım ve o kaynak üzerinden yorum yapamadım ama örnek olarak burada güzel anlatılmış. https://courses.lumenlearning.com/physics/chapter/7-2-kinetic-energy-and-the-work-energy-theorem/

burtay-mutlu-shibumi-tr1695

Sayın Vide Supra, saadet'e gelirsek; 2 tane 19 litrelik su damacanası ile 100 metre yürüdüğümde, "Sen aslında hiç iş yapmadın!" dedikleri zaman çok bozuluyorum. Kollarım ve bacaklarım farklı şeyler söylüyor çünkü... Adres çok önemli değil. (Bende açamadım önce, sonra msxlabs.com dan iş, güç, enerji, konusunu seçince açıldı) . Liselere giriş üzerine test bilgileri verene bir site sanırım. Rastgele seçtiydim. Konu benim açımdan şu yönden önemli: Enerjinin hangi durumuyla iş yapmış oluyoruz? Enerji açısından durum nedir? Sanırım bu temel kavramlar, yeterince belirlenip, tasvir ettikleri kavramların arkası geliştirilebilinir se, işimize daha çok yarayacak.

necmi-tufek7866

Burtay Bey, Su damacanalarını yüz metre ileriye götürdüğünüzde elbette "iş" yapmış oluyorsunuz. Kimse size iş yapmadınız diyemez. Bu konuda sanırım çok büyük bir yanlış anlaşılma veya yanlış çeviri ya da her neyse o var. Bir damacanayı yerden bir metre yukarıya kaldırırsanız siz yük çarpı bir metre kadar bir kuvvet harcamış olursunuz. Ama bu arada damacana kütle çekim merkezine göre bir metre yukarıya kalktığı için damacananın kendisi de kot farkı kadar bir potansiyel güç kazanmış olur. Yani bir metreden düştüğünde meydana gelecek ısı değeri kadar güç kazanmış olur. Damacana bu bir metrelik kot farkı değişmeden hangi yöne veya ne kadar mesafe giderse gitsin bu potansiyel güç değişmeyeceği için damacanayı yüz metre ileriye götürdüğünüzde damacana açısından "iş" yapılmamış demektir. Ama sizin açınızdan bir iş yapılmaktadır. Sanırım tüm anlaşmazlık bu kuvvetleri birbirine karıştırmış olmaktan çıkıyor. Vide supra yeteri kadar izah etmeye çalışmış. Temel kavram şu; Bir cisme boş uzayda hiç bir kuvvet etkimiyorsa "düzgün ve doğrusal hareket halindedir" Bu yüzden bir "iş" yapılmamaktadır. Ama bir cismin yönü veya hızı değişiyorsa o zaman ona bir kuvvet etki ediyor ve dolayısıyla "iş" yapılıyor demektir.Her hangi bir şekilde bir kuvvet bir cisme etki ederse mutlaka bir "iş" sonucu çıkar.

melahat-merakli2068

Yanıtlarınız için çok teşekkür ederim. Gecikme için kusura bakmayın. İş kavramını ayırt etme konusunda bir sorun yaşamıyorum. Niyetim enerji kavramını daha iyi anlamak. Sezgisel olarak, bir cisim yüksek bir yerden düştüğünde, daha alçaktan düşene kıyasla daha büyük bir etki oluşturacağını hissederiz. Veya aynı kütledeki iki cisimden hızlı olanının içerisinde enerji adını verdiğimiz şeyden daha fazla bulunduğunu sezebiliriz. Fakat bu ''şey''i matematiksel olarak tanımlamanın elbette ki üstün bir akademik kabiliyet olduğunu düşünüyorum. Dolayısıyla bu modelleme sürecini idrak etmeye çalışıyorum. Kitaplarda işin nasılı anlatılıyor. Deniyor ki iş kuvvet ve yolun çarpımıdır. Pekala, o zaman ben de size bir iş tanımı yapayım. İş= kuvvetin karesi ile yolun karesinin çarpımı olsun. Bu durumda, işten Kinetik enerjiye geçişi gösteren ispat takip edilirse, yeni iş tanımıma göre elde ettiğim kinetik enerji ilk hız sıfır olursa, kütlenin karesi ile son hızın 4. kuvvetinin çarpımı olur. Durmakta olan 1kg lık cismi 3 m boyunca sabit 2N luk kuvvetle çekelim. Son hız nedir? Sürtünmeler ihmal. Bu soruyu önce normal, sonrada benim tanımladığım formüllerle cözerseniz, her ikisinde de cevabın 3,46 ms olduğunu görürsünüz. Çünkü işten kinetik enerjiye 2.yasa,ivme ve hız bağıntılarıyla geçilir. Bu bağıntılar sabit oldukça işi kuvvet ve yol cinsinden nasıl tanımlarsak tanımlayalım, bütün tanımlar bir cismin hareketini incelerken aynı sonucu verecektir. Tabii potansiyel enerjide bu durumda yeniden tanımlanmalı. F=ma bağıntısı deneyseldir. Bir alternatifi yoktur(klasik mekanikte). Ölcümler değişimi bu şekilde göstermiştir. Bu mantıklıdır da, kuvvet her bir birim kütleye pay edileceğinden, madde miktarı cismin hareketine direnç oluşturacaktır. Fakat söz konusu kavram iş olunca, neden f.x olarak tanımlandığını ve enerji kavramının matematiksel modellenmesi ardındaki düşünsel süreci anlamak istiyorum. Sanırım şuan kendimi daha iyi ifade edebildim. @ Morgan Frei; Benim bahsettiğim şey o değildi. Sürtünmesiz bir ortamda ben bir evi, siz ise bir bilyayı 2N luk kuvvet ile 2m çekersek, yaptığımız iş aynı olur. F=ma, kazandıracak olduğumuz kinetik enerjilerin aynı olacağını ifade ederek iş kavramını doğrular. Yorum yapan herkese tekrar teşekkür ederim.