1. İş Nedir? Bir cisim, bir kuvvet etkisiyle kuvvet doğrultusunda

1. İş Nedir?
Bir cisim, bir kuvvet etkisiyle kuvvet doğrultusunda hareket ediyorsa, bu kuvvet cisim üzerinde iş yapmış olur.
Günlük yaşantımızdan işe birçok örnek verebiliriz.
Bir arabanın itilmesi, bir kovanın kaldırılması, bir elmanın ağaçtan yere düşmesi, bir kitabın çantadan çıkarılıp
kitaplığa konması, çekiçle çivi çakılması, bir yayın sıkıştırılması iştir. Bu örneklerin hepsinde bir kuvvet etkisinde
cisimlerin hareketi söz konusudur.
Bir kuvvetin yaptığı işi bulmak için, kuvvetin büyüklüğü ile cismin yaptığı yer değiştirmeyi bilmek
gerekir.
İş, kuvvetle kuvvetin cisme aldırdığı yol çarpılarak bulunur. İş bağıntısı þ u şekilde ifade edilir:
İş = kuvvet x yol
Bunu sembolle gösterirsek,
W = F . ∆x olur.
Örnek Soru:
1.
2.
3.
Bir öğrenci 80 N ağırlığındaki çantasını evinden okula taşıyor. Ev ile okul arası 500 m ise öğrencinin
yaptığı iş kaç j olur ?
Bir yük asansörü 1200 N luk bir yükü binanın üst katına çıkarıyor. Bu sırada yapılan iş 9600 j dür.
Asansör bu işi yaparken kaç metre yol almıştır ?
Duran bir at arabasına 300 N kuvvet uygulayan bir kimse kuvvet doğrultusunda 5 m yol aldırdığına
göre yaptığı işi bulunuz.
4.
Yerde bulunan bir taşı 10 m yükseğe çıkarmakta 100 j luk iş yapan bir kişi,bu cisme ne kadar kuvvet
uygular ?
5. 20 N ağırlığındaki bir yükü 5 m yüksekliğindeki direğe tırmanarak çıkartan kişinin yaptığı işi bulunuz.
6. Bir cisim üzerinde yapılan iş;
I.
II.
III.
Cisme etkiyen kuvvetin büyüklüğüne
Cismin kuvvet doğrultusunda aldığı yol
Cismin hareket süresi niceliklerinden hangilerine bağlıdır?
A) Yalnız I
B) Yalnız !!
C) I ve II
D) II ve III
E) I. II ve III
7. Bir öğrenci 80 N ağırlığındaki çantasını evinden okula
taşıyor. Ev ile okul arası 500 m ise öğrencinin yaptığı iş
kaç j olur ? Bir yük asansörü 1200 N luk bir yükü
binanın üst katına çıkarıyor. Bu sırada yapılan iş 9600 j
dür. Asansör bu işi yaparken kaç metre yol almıştır ?
8. Duran bir at arabasına 300 N kuvvet uygulayan bir
kimse kuvvet doğrultusunda 5 m yol aldırdığına göre
yaptığı işi bulunuz.
9. Yerde bulunan bir taşı 10 m yükseğe çıkarmakta 100 j
luk iş yapan bir kişi,bu cisme ne kadar kuvvet uygular ?
Birim zamanda yapılan işe güç denir.
Güç 
iş
zaman
 P
W
t
Güç Birimleri ise şunlardır;
İş ( W )
Zaman ( t )
Güç ( P )
Kgfm
saniye
Kgfm /sn
Joule
saniye
Joule /sn = watt
Erg
saniye
Erg /sn
BB (Buhar beygiri )
saniye
75kgfm/sn=736watt
ÖRNEK : Saniyede 450 Joulelik iş yapan makinanın gücü kaç wattır?
ÇÖZÜM : P 
W 450

 450 joule / sn  450 watt
t
1
ÖRNEK : Bir asansör motoru 6000 N ağırlığındaki asansörü 4 dakikada 10 metre yüksekliğindeki kata çıkarıyor.
Asansörün gücü kaç kilowattır?
ÇÖZÜM :
P
W G.h 6000.10 60000



 250 watt
t
t
4.60
240
1 kilowatt
1000 watt olduğundan
x
x=
250 watt
250
 0,25 kwatt bulunur.
1000
Enerji
İş yapabilme yeteneğine enerji denir.Ancak değişiklik yapma yeteneği daha kapsamlı bir tanımdır. Harcanan
enerji kadar iş yapılabilir. Bu yüzden iş ve enerji birbirine eşittir.
E=W
 Burada E, enerji kelimesinin baş harfidir.
 Enerji birimi, iş birimi gibi “joule” dür.
Günlük hayatta besinlerdeki enerjiden söz edilirken enerji birimi olarak “kalori (cal)” kullanılır.

1 kalori, 4.18 joule eşittir. ( 1cal= 4,18 j)
**** İş ve enerjinin yönü yoktur. Dolayısıyla iş ve enerji skaler bir büyüktür.
ENERJİ ( E )
Enerji iş yapabilme yeteneğidir. İş yapabilen bir cismin enerjisi var demektir.
Enerji skaler bir büyüklük olup, iş birimleri aynı zamanda enerji için de geçerlidir.
Enerjinin bir çok çeşidi vardır.Kinetik Enerji, Potansiyel Enerji, Mekanik Enerji, Kütle Enerjisi, Işık Enerjisi, Ses
Enerjisi, Nükleer Enerji, gibi
3
ÖRNEK : Bie elektrikli su tulumbası saatte 108 m suyu 20 m yükseğe çıkarıyor. Buna göre bu su motorunun
gücü kaç BB dir?
ÇÖZÜM :
3
1 m su = 1 tondur.
3
V = 108 m = 108 ton = 108 000 kgf
t = 1 saat = 3600 saniye
h = 20 metre
P
W F.h 108000 .20


 600 kgfm / sn
t
t
3600
1 BB
x
75 kgfm/sn olduğundan
600 kgfm/sn
x = 8 BB bulunur.
ÖRNEK SORU:
Bir çocuk, yatay düzlemdeki bir cismi, 25 N kuvvetle 12 m çekiyor.
Hareket süresi 6 s olduğuna göre, çocuğun gücü nedir?
ÖRNEK SORU: 150 j lük bir işi 3 sn de yapan bir aracın gücünü bulunuz.
ÖRNEK SORU: Gücü 300 w olan bir aracın 20 sn de yaptığı işi hesaplayınız
1 . Kinetik Enerji : Bir cismin hareketinden dolayı sahip olduğu enerjidir. Cismin kütlesine ve hızı bağlı olarak
2
değişir. Ek=1/2.m.V ifadesi ile bulunur.
Ek
V
Yerçekim Potansiyel Enerjisi:
Bu enerji yerçekimi kuvvetinden kaynaklanır. m kütleli bir cismi yer seviyesinde h
kadar yükseğe sabit hızla çıkarmak için yapılması gereken iş,
W = F.h = mg.h
dir.
Yapılan işin enerji değişimine eşit olduğunu biliyoruz.
Buna göre, yerden h kadar yükseklikte cismin yere göre potansiyel enerjisi,
Ep = m.g.h
bağıntısı ile bulunur.
Özel durumlar:
1.
Küçük cisimlerin potansiyel enerjisi yazılırken ağırlık merkezinin yeri dikkate alınmaz. Fakat büyük cisimlerde ağırlık
merkezinin yeri değiştirildiğinde cismin potansiyel enerjisi değişir.
W  E p  m.g.h  m.g.
h
h
 m.g.
2
2
Burada h yüksekliği, cismin potansiyel enerjisi nereye göre soruluyorsa, oraya olan kütle
merkezinin yüksekliğidir.
2.
Bir cismi h kadar yukarı çıkarabilmek yerçekimine karşı yapılan yoldan bağımsızdır.
3.
O noktası etrafında dönebilen 2h boyundaki bir çubuğu 1 konumundan 2 konumuna getirmek için yapılan iş;
W = E2 – E1 = 2mgh – mgh = mgh
SORU
Şekildeki 2kg kütleli cimin yerden 12 metre yüksekteki potansiyel
enerjisi kaç J dur?
2kg
SORU: Bir cismin sahip olduğu kinetik enerjisini arttırmak için neler yapılabilir
yapılabilir ?
12m
Esneklik potansiyel enerjisi: Esnek cisimleri denge konumundan ayırmak için iş yapılır
ve yapılan iş kadar enerji aktarılır. Denge konumundaki bir yay x kadar sıkıştırılır ya
da gerilirse, yayda enerji depolanır.
3 . Mekanik Enerji : Bir cismin sahip olduğu potansiyel ve kinetik enerjilerinin toplamına denir.Mekanik
enerjiye toplam enerji de denilebilir.
EM = EP + EK
Enerjinin Korunumu : Enerji kendi kendine yoktan varolmaz, var olan enerji de yok olmaz. Ancak birbirlerine
dönüşürler.
Örneğin, yüksek bir yerden aşağı doğru bırakılan taşın, aşağı doğru düştükçe potansiyel enerjisi azalırken,
kinetik enerjisi çoğalır. Yani potansiyel enerji, kinetik enerjiye dönüşür. Yere çarpan esnek bir cismin enerjisinin
bır kısmı ısıya ve sese dönüşür geri kalan enerjisi ile tekrar sıçrama hareketi yapar
ENERJİ KAYNAKLARI En büyük enerji kaynağımız olan güneşi bir kenara koyarak, günlük yaşamda enerji
kullandığımız yerleri birlikte bir kez daha hatırlayalım.
Canlılar enerji ihtiyaçlarını karşılamak için besinlerden yararlanırlar. Isınmak için genellikle kömür,
odun, petrol, doğal gaz vb. enerji kaynaklarını kullanırız.
Buraya kadar basitçe sınıfladığımız enerji kaynakları tükenebilir enerji kaynaklarıdır. Besin, kömür,
odun, petrol vb. bir süre sonra tükenebilir. Kullandığımız bu enerji kaynaklarından tekrar ttekrar enerji elde
edemeyiz. Bu nedenle yukarıda saydığımız enerji kaynakları yenilenemeyen enerji kaynaklarıdır.
Bir enerji kaynağının yenilenebilir olması için tekrar tekrar enerji dönüşümünde kullanılabilmesi
gerekmektedir.
Rüzgar tirübününden
yararlanarak yapacağınız bir enerji kaynağı yenilenebilir bir enerji kaynağıdır. Her seferinde rüzgarı enerji
üretmek için kullanmanıza rağmen, rüzgar olduğu sürece enerji üretmede kullanabilirsiniz. Yenilenebilir enerji
kaynaklarını çoğaltmayaa çalışalım. Deniz ya da okyanus dalgalarını da yenilenebilir enerji kaynağı olarak
kullanabiliriz. Dalgaların çarpması ileçalışacak bir elektrik tirübünü oluşturduğumuzda, dalgalardan sürekli
elektrik enerjisi elde ederiz. Deniz ve okyanus akıntıları da yenilenebilir
y enilenebilir enerji kaynaklarıdır.
Yukarıda ayrı tuttuğumuz güneş enerjisi de yenilenebilir bir enerji kaynağıdır. Güneş pilleri ve panelleri
sayesinde güneşten elektrik enerjisi elde edebiliriz. Biz kullandığımız sürece de enerji elde etmeye devam
ederiz. Yer altı termal suları, sürekli akan dere ve ırmaklar da yenilenebilir enerji kaynaklarındandır.
Kömür, petrol, doğal gaz için yenilenemez enerji kaynakları dememizin nedeni bu enerji kaynaklarının
saldırgan bir şekilde tüketilmesinden kaynaklanır.
kay naklanır. Aslında bunlarda yenilenebilen enerji kaynaklarıdır. Biz tekrar
oluşmalarına izin vermeden sürekli tükettiğimiz için yenilenemez enerji kaynakları olarak bunları adlandırırız.
Kömür, petrol, doğal gaz gibi enerji kaynakları kullanılarak enerji
enerji elde edilmesinin en büyük zararı
atmosfere karbon salmalarından kaynaklanır. Atmosfere salınan karbon dünyanın çevresinde bir tabaka
oluşturur ve dünyaya giren ışığın büyük bir bölümünün yansımasını engeller. Bu da dünya da gereğinden fazla
ısı oluşmasına
asına ve dünyanın biyolojik, mevsimsel yapılarının değişmesine yol açar.
Son yıllarda içerisinde ülkemizin de bulunduğu PLAZMA enerjisi çalışmaları ile daha büyük yenilenebilir
enerji kullanım çalışmaları da büyük bir hızla devam etmektedir.
SICAKLIK VE ISI
Bir buz kalıbını güneş ısınlarının geldiği yere koyduğumuzda eridiği, yazın elektrik tellerinin sarktığı,
yeterince ısı alan suyun kaynadığı, kısın ise bazı yerlerde suların donduğu gorulur. Yani kısaca ısı bazı kimyasal
ve fiziksel olayların gerceklesmesine neden olur. Isı ve sıcaklık kavramları birbirine bağlı olarak değisen
kavramlardır.
Sıcaklık
Bir maddenin belli bir olcuye gore, soğukluğunu veya ılıklığını gosteren nicelik, sıcaklık olarak bilinir. Bir
maddedeki her molekulun kinetik enerjisi farklı farklıdır.
Butun molekullerin kinetik enerjilerinin toplamı, toplam molekul sayısına bolunurse, ortalama kinetik
enerjisi bulunur. Bu ortalama kinetik enerji sıcaklığın bir olcusudur. Bu değerin yuksek olduğu madde daha
sıcak, dusuk olduğu maddenin sıcaklığı ise daha dusuk demektir.
Bir maddenin ortalama kinetik enerjisi ile orantılı olan buyukluğe sıcaklık denir. Bir maddenin sıcaklığı
değisiyorsa, cevresine ısı veriyor ya da cevresinden ısı alıyordur.
Isı
Sıcaklıkları farklı olan maddeler bir araya konulduğunda aralarında enerji
alıs verisi olur. Alınan ya da verilen enerji ısı enerjisi denir.
· Isı ve sıcaklık olculebilir buyukluklerdir.
· Isı enerji cesididir,sıcaklık enerji değildir.
· Isı kalorimetre ile,sıcaklık ise termometre ile olculur.
· Isı birimi calori veya Joule'dur Sıcaklık birimi ise sadece Derece'dir.
· Isı madde miktarına bağlıdır.Sıcaklık ise madde miktarına bağlı
değildir.
Sıcaklığın Olculmesi (Termometreler)
Sıcaklık olcmek icin kullanılan araclara termometre denir. Maddelerin boyutlarında meydana gelen
değisim, sıcaklıktaki değisim olarak kabul edilebilir. Termometreler bu esasa gore duzenlenmislerdir.
Termometrelerde 76 cm-Hg basıncında sabit iki sıcaklık değeri secilir. Birisi suyun donma sıcaklığı diğeri ise
suyun kaynama sıcaklığıdır. Sıcaklık T ile sembolize edilir. yapılmıstır.
Ayrıca Termometreler ölçüm aralığına göre 3 e ayrılır.



Metal Termometreler ( Yüksek sıcaklıklar için )
Sıvı Termometreler ( Günlük Ölçümler)
Gaz Termometreler ( Düşük Sıcaklıklar İçin )
Soru:Termometre nedir ? Çeşitlerini ve kullanım alanlarını yazınız.
Isı Enerjisi
Maddenin sıcaklığını artırmak icin verilmesi gereken enerji cesidine ısı enerjisi denir. Q ile gosterilir. Isı
bir enerji cesidi olduğundan enerji birimleri ısı birimleri olarak alınabilir. Uluslararası birim (SI) sistemine gore
enerji birimi Joule (Jul)dur.
1 cal = 4,18 Joule dur.
Sıcaklık Değişimi
Elimizle bir maddeye dokunduğumuzda sıcaklık hissediyorsak madde elimize ısı veriyordur.
Dokunduğumuzda soğukluk hissediyorsak elimiz maddeye ısı veriyordur.
Buna gore, sıcaklıkları farklı olan iki madde karıstırıldığında ya da birbirine değecek sekilde yan yana
konulduğunda aralarında ısı alıs verisi olur. Sıcak olan madde ısı verip sıcaklığı azalırken, sıcaklığı dusuk olan
madde ısı alarak sıcaklığı artar ve sonucta ısıl denge sağlanır. Isı akısı her zaman sıcak maddelerden soğuk
maddelere doğru olur.
Sıcaklıkları esit olan maddelerde ısı alıs verisi olmaz.