İş, Güç ve Enerji Konu Anlatımı

📌 Fizikte iş, bir cisme uygulanan kuvvetin, cismin hareket doğrultusundaki bileşeni ile yaptığı çarpım olarak tanımlanır. Bir cisim üzerinde iş yapıldığında, enerji dönüşümü gerçekleşir ve sistemin enerjisi değişir. Güç ise, bir işin ne kadar sürede yapıldığını ifade eder.

Bu ünitede, iş kavramını, enerjinin türlerini, enerji dönüşümlerini ve güç hesaplamalarını öğreneceğiz.

Ünitede İşlenecek Konular:

1. İş ve İşin Hesaplanması
2. Güç ve Güç Formülleri
3. Enerji Çeşitleri (Kinetik, Potansiyel ve Mekanik Enerji)
4. Enerjinin Korunumu ve Dönüşümleri
5. İş-Güç-Enerji Arasındaki İlişki

İş ve İşin Hesaplanması

📌 Fizikte iş, bir cisme uygulanan kuvvetin, o cismin hareket doğrultusundaki bileşeni ile yaptığı çarpım olarak tanımlanır. Ancak, günlük hayattaki iş kavramıyla fizikteki iş kavramı farklıdır.

1. İş Nedir?

✅ Bir cisme kuvvet uygulanıyorsa ve cisim kuvvet doğrultusunda hareket ediyorsa iş yapılır.
✅ İş, enerji dönüşümünü gösterir.
✅ Bir cisme uygulanan kuvvet, cismin hareket doğrultusuna dikse, yapılan iş sıfırdır.

📌 Matematiksel Gösterim:

📌 Örnek:

• Bir sandığı yatay doğrultuda iterek 5 m hareket ettirirsek iş yapılır.
• Duvarda asılı duran bir tabloya kuvvet uygulamak iş değildir, çünkü hareket yoktur.

📌 Önemli Bilgi:

• Kuvvet ve hareket yönü aynıysa yapılan iş pozitiftir.
• Kuvvet ve hareket yönü zıtsa yapılan iş negatiftir.
• Kuvvet, hareket yönüne dikse (örneğin, çanta taşıyan bir insan) yapılan iş sıfırdır.

2. İşin Türleri

A) Pozitif İş

✅ Kuvvet ve hareket yönü aynıysa yapılır.
✅ Sisteme enerji kazandırır.

📌 Örnek:

• Bir çocuğun salıncağı itmesi.
• Arabanın gaz pedalına basıldığında hızlanması.

B) Negatif İş

✅ Kuvvet ve hareket yönü zıtsa yapılır.
✅ Sistemin enerjisini azaltır.

📌 Örnek:

• Fren yapan bir araba, sürtünme kuvveti nedeniyle yavaşlar.
• Bir futbol topu, hava direnci nedeniyle hız kaybeder.

C) İş Yapılmayan Durumlar

✅ Cisim hareket etmiyorsa yapılan iş sıfırdır.
✅ Kuvvet, hareket yönüne dikse iş yapılmaz.

📌 Örnek:

• Duvara kuvvet uygulamak.
• Başında kitap taşıyan bir öğrencinin yürüyerek ilerlemesi.

3. Örnek Soru ve Çözüm

Soru:
Bir kişi, 10 N’luk yatay bir kuvvet uygulayarak bir cismi 5 m ileri doğru hareket ettiriyor. Bu durumda yapılan işi hesaplayınız.

Çözüm:

📌 Cevap: 50 Joule

4. Günlük Hayatta İş Kavramı

✅ Bir market arabasını iterek hareket ettirmek iş yapmaktır.
✅ Çantayı elde taşımak iş değildir, çünkü kuvvet dik yöndedir.
✅ Merdiven çıkan bir kişi, yerçekimine karşı iş yapar.

📌 Örnek:

• Futbol topuna vurulduğunda yapılan iş pozitiftir, çünkü top hareket eder.
• Fren yapan bir araç, negatif iş yapar.

Sonuç

✅ İş, kuvvet ile yolun çarpımıdır ve enerji dönüşümünü gösterir.
✅ Pozitif iş, cisme enerji kazandırırken, negatif iş enerjiyi azaltır.
✅ Hareket yönüne dik kuvvetler iş yapmaz.

Güç ve Güç Formülleri

📌 Güç, yapılan işin ne kadar sürede yapıldığını ifade eden bir büyüklüktür. Aynı işi daha kısa sürede yapan bir sistem daha fazla güce sahiptir.

1. Güç Nedir?

✅ Birim zamanda yapılan iş veya aktarılan enerji miktarıdır.
✅ Güç ne kadar büyükse, aynı işi daha kısa sürede yapar.

📌 Matematiksel Gösterim:

📌 Örnek:

• Aynı ağırlığı 2 saniyede kaldıran bir kişi, 4 saniyede kaldıran birine göre daha güçlüdür.

📌 Önemli Bilgi:

• Güç, sadece işin büyüklüğüne değil, işin yapıldığı süreye de bağlıdır.
• İş aynı olsa bile, daha kısa sürede yapan daha büyük güce sahiptir.

2. Gücün Alternatif Formülleri

📌 İş formülü kullanılarak güç hesaplanabilir:

📌 Enerjiyle ilgili güç formülü:

📌 Örnek:

• 100 J’lük bir enerji 5 saniyede harcanırsa güç:

3. Ortalama Güç ve Anlık Güç

✅ Ortalama Güç: Belli bir zaman aralığında yapılan toplam işin zamana oranıdır.

​

✅ Anlık Güç: Belli bir andaki gücü ifade eder ve özellikle motor sistemlerinde önemlidir.

📌 Örnek:

• Bir aracın hızlanma anında harcadığı güç anlık güçtür.
• Bir ampulün tükettiği enerjiye göre ortalama gücü hesaplanabilir.

4. Günlük Hayatta Güç Kavramı

✅ Araba motorlarının beygir gücü (HP) ile ifade edilmesi.
✅ Elektrik ampullerinin gücünün Watt (W) cinsinden ölçülmesi.
✅ Sporcuların belirli bir süre içinde kaldırdıkları ağırlık.

📌 Örnek:

• 100 W’lık bir ampul, 50 W’lık bir ampulden daha fazla enerji harcar.
• 1000 W gücündeki bir mikrodalga fırın, 500 W gücündekine göre yemeği daha hızlı ısıtır.

5. Örnek Soru ve Çözüm

Soru:
Bir işçi, 200 J’lük işi 4 saniyede yapıyor. İşçinin ortalama gücü kaç Watt’tır?

Çözüm:

📌 Cevap: 50 W

6. Sonuç

✅ Güç, yapılan işin süresine bağlıdır.
✅ Daha kısa sürede daha fazla iş yapabilen sistemler daha güçlüdür.
✅ Elektrikli cihazlar güç tüketimleriyle ölçülür.

Enerji Çeşitleri (Kinetik, Potansiyel ve Mekanik Enerji)

📌 Enerji, bir sistemin iş yapabilme kapasitesidir. Enerji farklı formlarda bulunabilir ve bir türden başka bir türe dönüşebilir.

1. Kinetik Enerji  Nedir?

✅ Hareket eden cisimlerin sahip olduğu enerjidir.
✅ Cismin hızı arttıkça kinetik enerjisi de artar.

📌 Matematiksel Gösterim:

📌 Örnek:

• Hareket eden bir araba kinetik enerjiye sahiptir.
• Koşan bir insan, yürüyen birine göre daha fazla kinetik enerjiye sahiptir.

📌 Önemli Bilgi:

• Hız iki katına çıkarsa, kinetik enerji dört katına çıkar!

2. Potansiyel Enerji  Nedir?

✅ Bir cismin konumundan dolayı sahip olduğu enerjidir.
✅ Yüksekliği arttıkça potansiyel enerji de artar.

📌 Yerçekimi Potansiyel Enerjisi:

📌 Örnek:

• Bir raftaki kitap, masadaki kitaba göre daha fazla potansiyel enerjiye sahiptir.
• Bir barajdaki suyun yüksekten akarken enerji kazanması.

📌 Önemli Bilgi:

• Potansiyel enerji, cismin yüksekliği ve kütlesiyle doğru orantılıdır.

3. Mekanik Enerji  Nedir?

✅ Bir sistemin kinetik ve potansiyel enerjisinin toplamıdır.
✅ Mekanik enerji korunur, ancak farklı enerji türlerine dönüşebilir.

📌 Matematiksel Gösterim:

​

📌 Örnek:

• Salıncakta sallanan bir çocuk, en yüksek noktada potansiyel enerjisi maksimum, kinetik enerjisi minimumdur.
• Havaya atılan bir top, yukarı çıkarken potansiyel enerji kazanır, kinetik enerji kaybeder.

📌 Önemli Bilgi:

• Hava direnci yoksa, mekanik enerji korunur.
• Enerji, kinetik ve potansiyel arasında dönüşebilir.

4. Günlük Hayatta Enerji Örnekleri

✅ Rüzgâr türbinleri kinetik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürür.
✅ Hidroelektrik santrallerde suyun potansiyel enerjisi elektrik enerjisine çevrilir.
✅ Bir arabanın hızlandıkça kinetik enerjisi artar, fren yapınca azalır.

📌 Örnek:

• Bir futbol topuna vurulduğunda kinetik enerji kazanır.
• Duvardaki bir çivi, düşme potansiyel enerjisine sahiptir.

5. Örnek Soru ve Çözüm

Soru:
Kütlesi 2 kg olan bir cisim, 5 m/s hızla hareket etmektedir. Cismin kinetik enerjisini hesaplayınız.

Çözüm:

📌 Cevap: 25 Joule

6. Sonuç

✅ Kinetik enerji, hareket eden cisimlerin enerjisidir.
✅ Potansiyel enerji, konumdan dolayı depolanan enerjidir.
✅ Mekanik enerji, kinetik ve potansiyel enerjinin toplamıdır.
✅ Enerji yok olmaz, sadece dönüşür.

Enerjinin Korunumu ve Dönüşümleri

📌 Enerji yoktan var edilemez ve var olan enerji yok edilemez. Sadece bir türden başka bir türe dönüşebilir. Bu ilke, enerjinin korunumu yasası olarak bilinir ve tüm fiziksel süreçlerde geçerlidir.

1. Enerjinin Korunumu Yasası

✅ Kapalı bir sistemde toplam enerji sabittir.
✅ Enerji farklı türler arasında dönüşebilir, ancak toplam enerji değişmez.

📌 Matematiksel Gösterim:

📌 Örnek:

• Bir sarkaç en yüksek noktada potansiyel enerjiye, en alçak noktada kinetik enerjiye sahiptir.
• Fren yapan bir araba kinetik enerjisini ısı ve ses enerjisine dönüştürür.

📌 Önemli Bilgi:

• Sürtünme yoksa mekanik enerji korunur.
• Enerji kaybolmaz, sadece farklı enerji türlerine dönüşür.

2. Enerji Dönüşümleri

✅ Kinetik enerji → Potansiyel enerji dönüşümü
✅ Potansiyel enerji → Kinetik enerji dönüşümü
✅ Mekanik enerji → Isı, ses ve ışık enerjisi dönüşümleri

📌 Örnekler:

• Bir top yukarı fırlatıldığında kinetik enerjisi potansiyel enerjiye dönüşür.
• Bir yay sıkıştırıldığında esneklik potansiyel enerjisi kazanır, bırakıldığında kinetik enerjiye dönüşür.

📌 Önemli Bilgi:

• Enerji tamamen bir türe dönüşmeyebilir, bir kısmı ısı ve sürtünme ile kaybolabilir.

3. Günlük Hayatta Enerji Dönüşümleri

✅ Rüzgâr türbinleri rüzgârın kinetik enerjisini elektrik enerjisine çevirir.
✅ Güneş panelleri ışık enerjisini elektrik enerjisine dönüştürür.
✅ Araba motorları kimyasal enerjiyi mekanik enerjiye dönüştürür.

📌 Örnek:

• Elimizle sürtünme yaparak ısı enerjisi üretmek.
• Fren yapan bir aracın kinetik enerjisinin ısı enerjisine dönüşmesi.

4. Örnek Soru ve Çözüm

Soru:
Kütlesi 2 kg olan bir cisim, 10 m yükseklikten serbest bırakılıyor. Hava direnci yoksa yere çarptığında kinetik enerjisi kaç Joule olur? (Yerçekimi ivmesi  alınsın.)

Çözüm:

📌 Başlangıçta cisim duruyor, yani sadece potansiyel enerjisi var:

📌 Enerji korunacağı için tüm potansiyel enerji kinetik enerjiye dönüşür:

📌 Cevap: 196 Joule

5. Sonuç

✅ Enerji kaybolmaz, sadece dönüşür.
✅ Mekanik enerji, kinetik ve potansiyel enerji arasında dönüşebilir.
✅ Sürtünme varsa bir kısmı ısı enerjisine dönüşür.
✅ Enerji dönüşümleri günlük hayatın her alanında gerçekleşir.

İş-Güç-Enerji Arasındaki İlişki

📌 İş, güç ve enerji kavramları birbirleriyle doğrudan ilişkilidir. Bir sistemde yapılan iş, enerjiyi değiştirir ve güç, bu işin ne kadar sürede yapıldığını belirler.

1. İş ve Enerji Arasındaki İlişki

✅ Bir sisteme iş yapıldığında sistemin enerjisi değişir.
✅ İş yapılmazsa enerji sabit kalır.

📌 Matematiksel Gösterim:

📌 Örnek:

• Futbol topuna vurulursa kinetik enerjisi artar, iş yapılmıştır.
• Bir kutuyu yukarı kaldırdığımızda potansiyel enerjisi artar.

📌 Önemli Bilgi:

• İş pozitifse enerji artar, negatifse enerji azalır.
• Enerji değişimi yoksa iş yapılmamıştır.

2. Güç ve Enerji Arasındaki İlişki

✅ Güç, yapılan işin süresine bağlıdır.
✅ Daha kısa sürede daha fazla iş yapan sistem daha büyük güce sahiptir.

📌 Matematiksel Gösterim:

​

📌 Örnek:

• Aynı ağırlığı 2 saniyede kaldıran bir kişi, 4 saniyede kaldıran birine göre daha güçlüdür.
• Yüksek güçlü bir motor, daha kısa sürede daha fazla iş yapabilir.

📌 Önemli Bilgi:

• Güç arttıkça, iş daha kısa sürede tamamlanır.
• İş aynı olsa bile, süresi farklıysa güç farklıdır.

3. İş-Güç-Enerji Bağıntıları

📌 Örnek:

• Bir vinç, yükü kaldırırken iş yapar ve yük potansiyel enerji kazanır.
• Elektrikli cihazlar güç tüketerek enerji harcar.

4. Günlük Hayatta İş-Güç-Enerji İlişkisi

✅ Elektrikli cihazların güç tüketimi Watt cinsinden ölçülür.
✅ Maraton koşucuları daha az güç harcar, ancak uzun sürede çok iş yapar.
✅ Otomobil motorları daha fazla güç üreterek hızlanabilir.

📌 Örnek:

• Daha güçlü bir ampul daha fazla enerji tüketir.
• Elektrikli süpürge, kısa sürede yüksek güç harcar.

5. Örnek Soru ve Çözüm

Soru:
Bir işçi, 300 J’lük işi 5 saniyede yapıyor. İşçinin gücü kaç Watt’tır?

Çözüm:

📌 Cevap: 60 W

6. Sonuç

✅ İş yapıldığında enerji değişir.
✅ Güç, işin süresine bağlıdır.
✅ Enerji korunur ancak dönüşebilir.
✅ İş, enerji ve güç kavramları mühendislikten günlük hayata kadar birçok alanda kullanılır.

TYT Fizik  İş, Güç ve Enerji Ünitesi Testi

1. Fizikte iş yapılabilmesi için aşağıdakilerden hangisinin gerçekleşmesi gerekir?
   A) Kuvvet uygulanmalı ve cisim hareket etmeli
   B) Cisim sadece hareket etmeli
   C) Cisim üzerine sadece kuvvet uygulanmalı
   D) Kuvvet ve yer değiştirme birbirine dik olmalı

2. Aşağıdaki durumların hangisinde yapılan iş sıfırdır?
   A) Ağır bir çantayı yukarı kaldırmak
   B) Bir futbol topuna vurmak
   C) Yatay doğrultuda çanta taşımak
   D) Bir cismi sürtünmeli bir yüzeyde itmek

3. Bir cisme uygulanan kuvvetle yapılan işin formülü nedir?
   

4. Kinetik enerji hangi değişkenlere bağlıdır?
A) Kütle ve hız
B) Kütle ve yükseklik
C) Hız ve zaman
D) Kuvvet ve zaman

5. Kütlesi 4kg olan bir cismin 3m/s hızla hareket ettiğini düşünelim. Cismin kinetik enerjisi kaç Joule’dür?
A) 18 J
B) 12 J
C) 6 J
D) 24 J

6. Bir cisim yükseğe çıkarıldığında aşağıdakilerden hangisi artar?
A) Kinetik enerji
B) Potansiyel enerji
C) Hız
D) Kütle

8. Bir makine, 400 Joule’lük işi 10 saniyede yapıyorsa gücü kaç Watt’tır?
A) 40 W
B) 50 W
C) 60 W
D) 80 W

9. Enerjinin korunumu yasasına göre aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
A) Enerji yoktan var olabilir.
B) Enerji bir türden başka bir türe dönüşebilir ama toplam enerji değişmez.
C) Enerji tamamen kaybolabilir.
D) Enerji yalnızca kinetik enerjiye dönüşebilir.

10. Bir aracın fren yaparak durduğunda enerjisi nasıl değişir?
A) Kinetik enerjisi ısı ve ses enerjisine dönüşür.
B) Kinetik enerjisi artar.
C) Potansiyel enerjiye dönüşür.
D) Enerji kaybolur.

Cevap Anahtarı:

1 – A
2 – C
3 – B
4 – A
5 – B
6 – B
7 – A
8 – A
9 – B
10 – A