Bu bölümde, fizikte iş kavramını öğreneceğiz. Sabit ve değişken kuvvetlerin yaptığı işi hesaplamayı, işin pozitif, negatif veya sıfır olma durumlarını inceleyeceğiz.
Fizikte iş, bir kuvvetin bir cismi hareket ettirmesi sırasında aktardığı enerjidir. Günlük hayattaki "iş" kavramından farklı olarak, fizikte iş yapılabilmesi için kuvvet ve yer değiştirme aynı doğrultuda olmalıdır.
Burada:
$1 \text{ J} = 1 \text{ N} \cdot 1 \text{ m}$ (1 Newton'luk kuvvetin 1 metrelik yer değiştirme yapması durumunda yapılan iş).
| $\theta$ | $\cos\theta$ | İş ($W$) | Anlamı |
|---|---|---|---|
| $0^\circ$ | $1$ | Pozitif | Kuvvet hareket yönünde → enerji kazanır |
| $90^\circ$ | $0$ | Sıfır | Kuvvet harekete dik → iş yapmaz |
| $180^\circ$ | $-1$ | Negatif | Kuvvet harekete zıt → enerji kaybeder |
Bir cismi yatayda 10 N kuvvetle 5 m çekiyoruz. Yapılan işi bulunuz.
Bir cismi yatayda 8 N sürtünme kuvvetine karşı 3 m hareket ettiriyoruz. Sürtünme kuvvetinin yaptığı işi bulunuz.
Bir cismi yatayda hareket ettirirken, ağırlık kuvvetinin yaptığı işi bulunuz. ($m=2$ kg, $d=4$ m)
Kuvvet sabit değilse, iş kuvvet-yer değiştirme grafiğinin altındaki alan olarak hesaplanır:
Bir yayı germek için gereken kuvvet $F(x) = kx$ ile verilir ($k=100$ N/m). Yayı $x=0$'dan $x=0.2$ m germek için yapılan işi bulunuz.
Bir yayı $x$ kadar germek veya sıkıştırmak için yapılan iş: $W = \frac{1}{2}kx^2$. Yayın depoladığı potansiyel enerji de aynı formülle verilir.
Bir $F-x$ grafiğinde, eğrinin altındaki alan yapılan işi verir.
Bir cisme etki eden kuvvet $0-2$ m arasında 10 N, $2-5$ m arasında 5 N'dir. $0$'dan $5$ m'ye kadar yapılan işi bulunuz.