İş, güç ve enerji, TYT fiziğin en çok soru çıkan başlıklarındandır. Formüller kısadır; kavramı doğru kurmak önemlidir.
İş
Bir kuvvetin cismi kendi doğrultusunda yer değiştirmesiyle yaptığı iştir: W = F·x·cosθ. Kuvvet yer değiştirme doğrultusundaysa W = F·x.
- Birim: joule (J); 1 J = 1 N·m.
- Kuvvet yer değiştirmeye dik ise iş yapılmaz (yatay taşırken taşıyıcının ağırlığa karşı işi sıfırdır).
- Sürtünme kuvveti harekete zıt olduğu için negatif iş yapar.
20 N kuvvetle 5 m itilen cisim üzerinde yapılan iş 100 J’dür.
Güç
Birim zamanda yapılan iştir: P = W/t. Birimi watt (W); 1 W = 1 J/s. Sabit hızda P = F·v.
600 J işi 10 saniyede yapan aracın gücü 60 W’tır.
Enerji
- Kinetik enerji: Hareket enerjisi, Eₖ = ½·m·v². Hız iki katına çıkarsa kinetik enerji dört katına çıkar.
- Potansiyel enerji (yer çekimi): Eₚ = m·g·h.
- Esneklik potansiyel enerjisi: Yaylarda Eₚ = ½·k·x².
- Mekanik enerji: Kinetik + potansiyel.
Enerjinin korunumu
Sürtünmesiz ortamda mekanik enerji korunur: Eₖ + Eₚ = sabit. Serbest düşen cismin potansiyel enerjisi azalırken kinetik enerjisi artar.
10 m yükseklikten serbest bırakılan 2 kg’lık cisim (g = 10): Eₚ = 2·10·10 = 200 J; yere çarparken kinetik enerji 200 J’dür.
Sürtünme varsa mekanik enerjinin bir kısmı ısıya dönüşür; toplam enerji (ısı dahil) yine korunur.
İş–enerji teoremi
Net kuvvetin yaptığı iş, kinetik enerji değişimine eşittir: W_net = ΔEₖ.
Verim
Verim = yararlı enerji / toplam enerji × 100. Hiçbir makinenin verimi %100 olamaz.
Sınavda dikkat
- Hız birimini m/s’ye çevir; kg ve metre kullan.
- “Sabit hızla” hareket eden cismin kinetik enerjisi değişmez; net iş sıfırdır.
- İş ve enerji skaler büyüklüklerdir.