İş, Güç ve Enerji

İş

Fizikte iş, bir kuvvetin cismi kendi doğrultusunda yer değiştirmesidir: W = F · Δx. Skaler bir büyüklüktür, birimi joule (J)'dür.

• Kuvvet ile yer değiştirme dik ise iş sıfırdır (elinde çanta taşıyarak yatay yürüyen kişi çantaya karşı fiziksel iş yapmaz).
• Cisim yer değiştirmiyorsa iş yapılmaz (duvarı iten kişi).
• Kuvvet yer değiştirmeye eğik ise yalnızca hareket doğrultusundaki bileşen iş yapar: W = F·cosα·Δx.
• Kuvvet-yol grafiğinin altındaki alan yapılan işi verir.

Enerji

Enerji, iş yapabilme yeteneğidir; birimi jouledür. Yapılan iş, enerji değişimine eşittir.

• Kinetik enerji: Hareket enerjisi: E_k = ½·m·v². Hız iki katına çıkarsa kinetik enerji dört katına çıkar.
• Yer çekimi potansiyel enerjisi: Cismin yüksekliğinden dolayı sahip olduğu enerji: E_p = m·g·h. Referans seviyesine göre hesaplanır.
• Esneklik potansiyel enerjisi: Sıkıştırılmış veya gerilmiş yayda depolanan enerji: E = ½·k·x² (k yay sabiti).
• Mekanik enerji: Kinetik ve potansiyel enerjilerin toplamı.

Güç

Güç, birim zamanda yapılan iş veya harcanan enerjidir: P = W / t. Birimi watt (W)'tır; 1 W = 1 J/s. Aynı işi daha kısa sürede yapan makine daha güçlüdür.

• 1 beygir gücü (BG) ≈ 735 W.
• Kilowatt-saat (kWh) bir enerji birimidir (güç değil): 1 kWh = 3,6 × 10⁶ J. Elektrik faturalarında kullanılır.
• Sabit hızla hareket eden cisim için P = F·v.

Enerji Türleri ve Dönüşümleri

Enerji; ısı, ışık, elektrik, kimyasal, nükleer, ses gibi biçimlerde bulunur ve birinden diğerine dönüşebilir. Örnekler: hidroelektrik santralde potansiyel enerji → kinetik → elektrik; pilde kimyasal → elektrik; güneş panelinde ışık → elektrik.

Sınav uyarısı: Kuvvet ile yer değiştirme dik ise iş sıfırdır. kWh enerji birimidir. Hız iki katına çıkınca kinetik enerji dört katına çıkar.