Fizikte mekanik işin ne olduğunu, özelliklerini ve hesaplama formülünü açıklıyoruz. Ayrıca, hangi türler var ve örnekler.
Mekanik iş nedir?
İçinde fizikselve daha spesifik olarak dal arasında mekanik, mekanik çalışma (veya sadece çalıştı) eylemine bir kuvvet dinlenme halindeki bir vücutta hareketüretmek için, yer değiştirme orantılı olarak vücutta Enerji onu hareket ettiren güce yatırım yaptı. Başka bir deyişle, mekanik iş, bir cisme etki eden bir kuvvet tarafından aktarılan enerji miktarıdır.
Mekanik iş büyüklük genellikle ölçülen skaler Uluslararası sistem (SI) joule veya joule (J) aracılığıyla ve W harfi ile temsil edilir (İngilizce'den iş, "Çalıştı"). Buna ek olarak, kuvvetin cisme enerji aktarmasına (pozitif iş) veya onu çıkarmasına (negatif iş) bağlı olarak genellikle pozitif veya negatif iş hakkında konuşuruz. Böylece, örneğin, bir topu atan kişi pozitif iş yaparken, onu tutan kişi negatif iş yapar.
Mekanik işin özellikleri
Mekanik çalışma ile karakterize edilir:
- Joule (yani, metrekare başına kilogram bölü ikinci kare) ile ölçülen ve W harfi ile temsil edilen skaler bir büyüklüktür.
- Doğrudan ona neden olan kuvvete bağlıdır, bu nedenle bir cisim üzerinde mekanik iş olması için, ona tanımlanmış bir yol boyunca uygulanan mekanik bir kuvvet olmalıdır.
- Mevcut dilde, "iş" terimi, performansı bir miktar enerji tüketen mekanik aktiviteyi tanımlamak için kullanılmaktadır.
- aktarımı sıcaklık (kalori enerjisi) bir enerji transferinden oluşsa bile bir iş biçimi olarak kabul edilmez.
Mekanik iş formülü
Bir kuvvet tarafından hareket ettirilen bir cismin işini hesaplamak için en basit formül genellikle şudur:
W = F x d
Burada W yapılan iş, F cisme etki eden kuvvet ve D cismin maruz kaldığı yer değiştirme mesafesidir.
Bununla birlikte, kuvvet ve mesafe genellikle uzayda belirli bir oryantasyon gerektiren vektör büyüklükleri olarak kabul edilir. Bu nedenle, yukarıdaki formül, bu tür bir yönelimi içerecek şekilde aşağıdaki gibi yeniden formüle edilebilir:
W = F x d x cos𝛂
alfa kosinüsü (cos𝛂), kuvvetin uygulandığı yön ile sonuç olarak nesnenin hareket ettiği yön arasındaki açıyı belirler.
Mekanik iş türleri
Mekanik iş, hareketli cisimdeki enerji seviyesini toplamasına, çıkartmasına veya sürdürmesine bağlı olarak üç tipte olabilir. Böylece, hakkında konuşabiliriz:
- Pozitif çalışma (W > 0). Kuvvet, söz konusu nesneye enerji sağladığında, kuvvetin uygulandığı aynı yönde bir yer değiştirme meydana getirdiğinde meydana gelir. Bunun bir örneği, sopayla bir topa vuran ve onu birkaç metre uçuran bir golf oyuncusu veya hareket halindeyken bir topa vurarak yörüngesini değiştiren bir beyzbol oyuncusu olabilir.
- Sıfır iş (W = 0). Bu süreçte enerji tüketiyor olmasına rağmen, uygulanan kuvvet nesnede herhangi bir yer değiştirme oluşturmadığında ortaya çıkar. Bunun bir örneği, çok ağır bir mobilya parçasını bir inç hareket ettirmeden iten bir kişi olabilir.
- Negatif iş (W < 0).Uygulanan kuvvet, söz konusu nesneden enerjiyi çıkardığında, nesnenin zaten getirmiş olduğu harekete direnerek veya yer değiştirmesini azalttığında ortaya çıkar. Bunun bir örneği, bir başkası tarafından atılan topu yakalayan ve onun yörüngesine devam etmesini engelleyen bir beyzbol oyuncusu olabilir; veya bir tepeden aşağı düşen bir cismin önünde duran ve onu tamamen durduramasa da düşüşünü yavaşlatmayı başaran bir kişi.
Mekanik iş örnekleri
Bazı mekanik iş örnekleri şunlardır:
- Bir futbol maçında hakem penaltı alır ve Lionel Messi topu kaleye doğru 500N'lik bir kuvvetle vurur ve topu yere değmeden yaklaşık 15 metre hareket ettirir. Bu golü atmak için ne kadar uğraştın?
Cevap: W = F x d formülünü uygulayarak, Messi'nin 500N x 15m, yani 7500 J'ye eşdeğer bir iş yaptığını görüyoruz.
- Bir tren tam hızla güneye gidiyor ve raylara takılı kalmış bir arabaya doğru gidiyor. Tehlikeyi fark eden bir süper kahraman, lokomotifin önünde durmaya ve ilerlemesini durdurmaya karar verir. Trenin beraberinde 20.000 N'luk bir kuvvet getirdiğini, süper kahramanın yenilmez olduğunu ve lokomotifin sıkışan vagondan 700 metre uzakta olduğunu düşünürsek, süper kahramanın onu durdurmak için ne kadar çalışması gerekir?
Cevap: Lokomotifi frenlemek ters yönde en az 20.000 N gerektirdiğinden ve süper kahraman lokomotif ile sıkışan araba arasında en az 2 metrelik bir boşluk bırakmak istediğinden, 20.000 N x'e eşit iş yapması gerektiğini biliyoruz. 698 m, yani 13.960.000 J'lik bir negatif çalışma.