9. Sınıf Fizik: İş, Enerji ve Güç Sorularında Sıra

İş ve enerji sorularında öğrenciler genellikle formülleri bilir ama hangi niceliğin istendiğini karıştırır. Yapılan iş ile net iş, enerji değişimi ile aktarılan enerji aynı şey değildir. Bu yazıda soruyu okuma sırasını ve her adımda neyin hesaplanacağını anlatıyorum.

Birinci adım: kuvvet ile yol aynı yönde mi?

İş, kuvvet ile yer değiştirmenin çarpımıdır; ancak kuvvet ile yol arasında açı varsa yalnızca yol yönündeki bileşen iş yapar. Kuvvet yola dikse yapılan iş sıfırdır. Bu nedenle soruyu okurken kuvvetin yönünü çizmek gerekir. Yön belirlenmeden yapılan çarpma, fazla iş hesabına yol açar.

İkinci adım: net iş ile yapılan işi ayırmak

Sürtünme kuvveti harekete ters yönde olduğu için negatif iş yapar. Net iş, tüm kuvvetlerin yaptığı işlerin toplamıdır ve kinetik enerji değişimine eşittir. Bir soruda “uygulanan kuvvetin yaptığı iş” ile “net iş” ayrı ayrı sorulabilir. Bu ayrım yapılmadığında sonuç, sorulan nicelikten farklı çıkar.

Üçüncü adım: enerji korunumunu kurmak

Yükseklik değişiyorsa potansiyel enerji, hız değişiyorsa kinetik enerji hesaba katılır. Sürtünme yoksa mekanik enerji korunur; varsa kaybolan enerji ısıya dönüşür. Enerji korunumu, kuvvet bilgisi verilmediğinde bile sonuca ulaşmayı sağlar. Bu nedenle önce enerjiyle çözülüp çözülemeyeceğine bakmak zaman kazandırır.

Dördüncü adım: güç ve verimi hesaplamak

Güç, yapılan işin geçen zamana bölünmesiyle bulunur; birimi watt’tır. Verim ise yararlı enerjinin toplam enerjiye oranıdır ve yüzde olarak ifade edilir. Verim sorularında kayıp enerjinin nereye gittiğini yazmak, toplamı kontrol etmeyi kolaylaştırır. Bu iki hesap genellikle son adımda istenir.

Nicelik, bağıntı ve birim

Çözümlü örnek

2 kg kütleli bir cisim, sabit hızla 5 metre yükseğe 10 saniyede çıkarılıyor. Yer çekimi ivmesi 10 m/s² alınırsa potansiyel enerji kazancı 2 × 10 × 5 = 100 joule olur. Sabit hızla çıkarıldığı için kinetik enerji değişmez; yapılan iş 100 joule’dür. Güç 100 / 10 = 10 watt bulunur. Cismi kaldıran kuvvet ile yer çekimi kuvveti eşit büyüklükte olduğu için net iş sıfırdır; buna karşın aktarılan enerji 100 joule’dür. Soruda “net iş” istenirse cevap sıfır olur.

Karar ağacı

• Kuvvet ile yol aynı yönde mi? Değilse bileşen alın.
• Net iş mi soruluyor? Tüm kuvvetleri toplayın.
• Hız veya yükseklik değişiyor mu? Enerji korunumunu deneyin.
• Zaman verilmiş mi? Güç hesabına geçin.
• Kayıp var mı? Verim hesabı yapın.

Sık yapılan hatalar

• Kuvvet ile yolu çarpıp açıyı yok saymak.
• Sürtünmenin işini pozitif almak.
• Net iş ile yapılan işi karıştırmak.
• Verimde toplam enerji yerine yararlı enerjiyi paydaya yazmak.

Kontrol listesi

1. Kuvvetleri ve yönlerini çizin.
2. Sorulan niceliği tek kelimeyle yazın.
3. Enerji korunumunun uygulanıp uygulanmayacağını belirleyin.
4. Güç ve verim isteniyorsa zamanı kontrol edin.
5. Birimleri joule ve watt olarak yazın.

İş ve enerji, kuvvet konusuyla birlikte çalışıldığında anlam kazanır. Bilim ve teknoloji kategorisindeki yazılarla konuyu pekiştirebilirsiniz.

İlgili Makaleler

Öğrenci İçin Yazıcı: Gerekli mi, Nasıl SeçilirTYT Fizik: Kuvvet Sorularında Serbest Cisim DiyagramıEv İnterneti Yavaş: Modem mi, Hat mı, Cihaz mı?Bilgisayar Yavaşladı: Beş Adımda Nedenini Bulmak