İş, Güç ve Enerji. Fiz Ders 7. Sabit Bir Kuvvetin Yaptığı İş. Değişen Bir Kuvvetin Yaptığı İş. Güç. İş-Kinetik Enerji Teoremi

Benzer belgeler
Potansiyel Enerji. Fiz Ders 8. Kütle - Çekim Potansiyel Enerjisi. Esneklik Potansiyel Enerjisi. Mekanik Enerjinin Korunumu

Fizik 101: Ders 9 Ajanda

ĐŞ GÜÇ ENERJĐ. Zaman. 5. Uygulanan kuvvet cisme yol aldıramıyorsa iş yapılmaz. W = 0

İŞ Bir F kuvveti uygulandığı cismin yer değiştirmesini sağlıyor ise bu kuvvet cisim üzerine iş yapıyor demektir. İş W sembolü ile gösterilir.

Kinetik Enerji ve İş-Kinetik Enerji Teoremi. 2. Bir cismin kinetik enerjisi negatif bir değere sahip olabilir mi? Açıklayınız.

Video 01. Bir kuvvet, etkidiği cismin yerini değiştirebiliyorsa iş yapılıyor denir. İşin oluşabilmesi için kuvvet gerek şarttır.

GÜÇ Birim zamanda yapılan işe güç denir. SI (MKS) birim sisteminde güç birimi

FİZİK PROJE ÖDEVİ İŞ GÜÇ ENERJİ NUR PINAR ŞAHİN 11 C 741

MEKATRONİĞİN TEMELLERİ HAREKET

Düzgün olmayan dairesel hareket

Kütlesi 10 kg olan bir taş yerden 5 m yüksekte duruyor. Bu taşın sahip olduğu potansiyel enerji kaç Joule dür? (g=10n/s2)

Newton un ikinci yasası: Bir cisim ivmesi cisim üzerine etki eden toplam kuvvet ile doğru orantılı cismin kütlesi ile ters orantılıdır.

Fiz Ders 10 Katı Cismin Sabit Bir Eksen Etrafında Dönmesi

Hareket Kanunları Uygulamaları

Kuvvet. Kuvvet. Newton un 1.hareket yasası Fizik 1, Raymond A. Serway; Robert J. Beichner Editör: Kemal Çolakoğlu, Palme Yayınevi

Hareket Kanunları. Newton un Hareket Kanunları. Fiz 1011 Ders 5. Eylemsizlik - Newton un I. Yasası. Temel - Newton un II. Yasası

Fiz 1011 I. Vize UYGULAMA

Fizik 203. Ders 5 İş-Enerji- Momentum Ali Övgün. Ofis: AS242 Fen ve Edebiyat Fakültesi Tel:

Bir cisme etki eden kuvvetlerin bileşkesi sıfır ise, cisim ya durur, ya da bir doğru boyunca sabit hızla hareketine devam eder.

İÇİNDEKİLER

DİNAMİK TEKNOLOJİNİN BİLİMSEL İLKELERİ

Fizik 101-Fizik I Hareket Kanunları. Nurdan Demirci Sankır Ofis: 325, Tel:4331 Enerji Araştırmalrı Laboratuarı (YDB- Bodrum Kat) İçerik

Fizik 101-Fizik I

İş-Kinetik Enerji, Potansiyel Enerji, Enerji Korunumu

DİNAMİK 01 Giriş ve Temel Prensipler

5 kilolitre=..lt. 100 desilitre=.dekalitre. 150 gram=..dag g= mg. 0,2 ton =..gram. 20 dam =.m. 2 km =.cm. 3,5 h = dakika. 20 m 3 =.

Fizik 101-Fizik I

İŞ : Şekilde yörüngesinde hareket eden bir parçacık üzerine kuvveti görülmektedir. Parçacık A noktasından

İŞ Bir F kuvveti uygulandığı cismin yer değiştirmesini sağlıyor ise bu kuvvet cisim üzerine iş yapıyor demektir. İş W sembolü ile gösterilir.

Çözüm: K ve M çünkü, Cisim sabit alabilmesi için kuvvetin sıfır olması gerekir

VERİLER. Yer çekimi ivmesi : g=10 m/s 2

ÖDEV SETİ 4. 1) Aşağıda verilen şekillerde her bir blok 5 kg olduğuna göre yaylı ölçekte ölçülen değerler kaç N dir.

Q6.1. Motor. Kablo. Asansör

Q7.1. Bir elma aşağı doğru serbest düşme hareketi yapmaktadır.

Bölüm 2. Bir boyutta hareket

Video Mekanik Enerji

r r r F İŞ : Şekil yörüngesinde hareket eden bir parçacık üzerine kuvvetini göstermektedir. Parçacık A noktasından

GÜZ YARIYILI FİZİK 1 DERSİ

Kinetik Problemleri için Çözüm yöntemleri i.) Newton un 2. yasası F = m a. ii.) İş-Enerji Yöntemi. iii.) İmpuls-momentum yöntemi

Newton un II. yasası. Bir cismin ivmesi, onun üzerine etki eden bileşke kuvvetle doğru orantılı ve kütlesi ile ters orantılıdır.

Doğrusal Momentum ve Çarpışmalar Doğrusal Momentum ve Korunumu

Mühendislik Mekaniği Dinamik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Hareket ÜNİTE. Amaçlar. İçindekiler. Öneriler. Bu üniteyi çalıştıktan sonra,

ENERJİ. Konu Başlıkları. İş Güç Enerji Kinetik Enerji Potansiyel Enerji Enerji Korunumu

Fizik 101: Ders 11 Ajanda

Fizik 101-Fizik I Dönme Hareketinin Dinamiği

VERİLER. Yer çekimi ivmesi : g=10 m/s 2

Doğrusal Momentum ve Çarpışmalar

Bölüm 9: Doğrusal momentum ve çarpışmalar

Fizik 101-Fizik I Katı Bir Cismin Sabit Bir Eksen Etrafında Dönmesi

RİJİT CİSMİN DÜZLEMSEL KİNETİĞİ: ENERJİNİN KORUNUMU

9. SINIF FİZİK YAZ TATİLİ ÖDEV KİTAPÇIĞI. MEV Koleji Özel Ankara Okulları

Fizik-1 UYGULAMA-7. Katı bir cismin sabit bir eksen etrafında dönmesi

HAREKET HAREKET KUVVET İLİŞKİSİ

Fizik Dr. Murat Aydemir

Giriş Bir çok mekanik problemi Newton yasaları ile çözülebilir, ancak bu teknik bazı problemlerin çözümünde yetersiz kalabilir yada çok zor bir yaklaş

FİZİK II - Final UYGULAMA

ELEKTRİKSEL POTANSİYEL

Öğr. Gör. Serkan AKSU

DENİZLİ ANADOLU LİSESİ EĞİTİM ve ÖĞRETİM YILI FİZİK DERSİ YILLIK ÖDEVİ

DERSİN KODU: EBP103 DERSİN ADI:TEKNOLOJİNİN BİLİMSEL İLKELERİ BÖLÜM: 5 DERS HOCASI: PROF.DR.HÜSEYİN ÜNVER

11. SINIF KONU ANLATIMLI. 1. ÜNİTE: KUVVET VE HAREKET 7. Konu İTME VE ÇİZGİSEL MOMENTUM ETKİNLİK VE TEST ÇÖZÜMLERİ

Kinematik. FİZ1011 : Ders 4. İki ve Üç Boyutta Hareket. Yerdeğiştirme, Hız ve İvme Vektörleri. Teğetsel ve Radyal İvme. Eğik Atış Hareketi

Bağıl hız ve bağıl ivme..

6. Kütlesi 600 g ve öz ısısı c=0,3 cal/g.c olan cismin sıcaklığı 45 C den 75 C ye çıkarmak için gerekli ısı nedir?

S-1 Yatay bir düzlem üzerinde bulunan küp şeklindeki bir cismin yatay düzleme yaptığı basıncı arttırmak için aşağıdakilerden hangileri yapılmalıdır?

Bir cismin iki konumu arasındaki vektörel uzaklıktır. Başka bir ifadeyle son konum (x 2 ) ile ilk konum

2. POTANSİYEL VE KİNETİK ENERJİ 2.1. CİSİMLERİN POTANSİYEL ENERJİSİ. Konumundan dolayı bir cismin sahip olduğu enerjiye Potansiyel Enerji denir.

Mühendislik Mekaniği Dinamik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

G = mg bağıntısı ile bulunur.

BÖLÜM 03. Doğrusal Hareket Alt yüzeyi yere paralel olarak yerleştirilmiş, camdan yapılmış

Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi, Fizik Bölümü Fizik I Ders İkinci Ara Sınavı

ÜNİTE: KUVVET ve HAREKETİN BULUŞMASI - ENERJİ KONU: İş Yap, Enerji Aktar

Bölüm-4. İki Boyutta Hareket

STATİK MÜHENDİSLİK MEKANİĞİ. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN

Fizik 101: Ders 5 Ajanda

Newton Kanunlarının Uygulaması

HARRAN ÜNİVERSİTESİ 2016 YILI ZİRAAT FAKÜLTESİ FİNAL SINAVI SORU ÖRNEKLERİ

V = g. t Y = ½ gt 2 V = 2gh. Serbest Düşme NOT:

elde ederiz. Bu son ifade yeniden düzenlenirse,

Fizik 101: Ders 17 Ajanda

Fizik 101: Ders 7 Ajanda

KKKKK VERİLER. Yer çekimi ivmesi : g=10 m/s 2. Metrik Ön Takılar sin 45 = cos 45 = 0,7

KUVVET, MOMENT ve DENGE

A A A A A A A A A A A

KUVVET BÖLÜM 2 MODEL SORU - 1 DEKİ SORULARIN ÇÖZÜMLERİ 1. F 1 = 30N. Net kuvvet x yönünde 5 N olduğuna göre, cisme uygulanan 3. kuvvet, + F 3 = R = 5

STATİĞİN TEMEL PRENSİPLERİ

Fizik 101: Ders 6 Ajanda. Tekrar Problem problem problem!! ivme ölçer Eğik düzlem Dairesel hareket

Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bölümü A Grubu 3. Bölüm (Doğrusal Hareket) Özet Aysuhan Ozansoy

Mühendislik Mekaniği Dinamik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

VEKTÖR SORULARI SORU 1 : ÇÖZÜM : A şıkkında bileşke kuvvet 3N - 2N = 1N dir. B şıkkında 3N - 1N = 2N dir. C şıkkında 3N + 2N = 5N dir.

KATI CİSİMLERİN DÜZLEMSEL KİNEMATİĞİ

3. KUVVET SİSTEMLERİ

TORK VE DENGE. İçindekiler TORK VE DENGE 01 TORK VE DENGE 02 TORK VE DENGE 03 TORK VE DENGE 04. Torkun Tanımı ve Yönü

KATI CİSMİN DÜZLEMSEL KİNETİĞİ (Kinetik Enerji)

3 VEKTÖRLER. Pilot uçağın kokpit inden havaalanını nasıl bulur?

Basit Makineler Test Çözümleri. Test 1'in Çözümleri

Fizik 101: Ders 21 Gündem

Fizik 203. Ders 6 Kütle Çekimi-Isı, Sıcaklık ve Termodinamiğe Giriş Ali Övgün

Transkript:

Fiz 1011 - Ders 7 İş, Güç ve Enerji Sabit Bir Kuvvetin Yaptığı İş Değişen Bir Kuvvetin Yaptığı İş Güç İş-Kinetik Enerji Teoremi http://kisi.deu.edu.tr/mehmet.tarakci/

Günlük yaşamda iş kavramı bir çok durum için kullanılmaktadır. İş İnşaat işçisinin kumu karması, ev eşyalarının nakliyesi, bankada müşteri temsilcisinin vb. yaptıklarını iş ile ifade ederiz. Hız, ivme, kuvvet vb. bir çok fiziksel kavram günlük yaşamda hemen hemen aynı anlamda kullanılmaktadır. Fakat fizikte tanımlanan iş kavramı günlük hayattaki anlamından oldukça farklıdır. Şekilde görüldüğü gibi bobsled kızağı dört sporcu iterek belli bir sürate ulaştırmaktadırlar. Sporcular kızağın konumunu ve hızını değiştirir. İş, kuvvetin cisimleri hareket ettirmede ne ölçüde etkili olduğunu gösteren fiziksel bir kavramdır.

v hızına ve m kütlesine sahip bir cisme F büyüklüğünde sabit bir kuvvet şekillerdeki gibi uygulandığını ve cismin kadar yer değiştirdiğini varsayalım. a) Cismin hızında bir değişim olmaz. v ilk = v v= vson vilk 0 son Yüzey sürtünmesizdir. Cismin üzerinde iş yapılmaz. b) Cisim hızlanmaktadır. v ilk v son v= v v son ilk 0 Yüzey sürtünmesizdir. Yapılan iş en büyüktür. c) Cisim hızlanmaktadır. v son v son Yüzey sürtünmesizdir. Cismin üzerinde iş yapılır.

Sabit bir kuvvetin yaptığı iş Şekildeki gibi, sürtünmesi bir düzlem üzerinde hareketsiz duran bir cisme etki eden sabit bir F kuvveti olsun. Cisim bu kuvvetin etkisi altında yatay düzlemde kadar yer değiştirdiğini düşünelim. F kuvvetinin cisim üzerinde bir iş yaptığını söyleriz. F y yaptığı iş Yüzey sürtünmesizdir. y= 0 F y 0 F yaptığı iş 0 F 0 y W F F F cos W F cos W F Şekildeki gibi bir cisim F kuvveti etkisinde, sürtünmesiz bir yüzey üzerinde, ok yönünde hareket eder. Cisim üzerine etki eden yerçekimi kuvveti G ve yüzeyin tepki kuvveti N cisim üzerinde bir yerdeğiştirmeye sebep olmadıklarından cisim üzerinde bir iş yapmazlar. Sadece F kuvvetinin yatay bileşeni cisim üzerinde bir iş yapar.

İşin işareti, kuvvetin yola göre durumuna bağlıdır. SI birim sisteminde iş in birimi; (Joule, J) m W F cosθ (W) N m) ( kg m) s 2 N.m ye özel olarak Joule (J) denir. cgs birim sisteminde, erg denir. 1 J = 10 7 erg ( 2 (W) ML 2 T Örnek 7.1 Bir römorkor, limanda sabit hızla giden bir gemiye 5000 N luk bir kuvvet uygulamaktadır. Römorkor gemiyi 3,00 km çektiğinde gemi üzerinde ne kadar iş yapar.

Örnek 7.2 Sporcunun uyguladığı kuvvetin (F) halterin kaldırılma sürecinde yola paralel olduğu ve bu kuvvetin yaptığı işin pozitif olduğunu söyleyebiliriz. Haltere uygulanan yerçekim kuvvetinin (ağırlığının) yerdeğiştirmeye antiparalel olmasından dolayı yaptığı iş negatif olacaktır. Bu iki iş birbirine eşit değerde ve zıt işaretli olacaktır. Bu nedenle halter üzerinde yapılan toplam iş sıfır olacaktır. Bu durum, halterin yerdeki hızı (v=0) kaldırıldıktan sonraki hızının (v=0) aynı olmasını da açıklar. Diğer bir deyişle, sporcunun yaptığı iş yerçekimine karşıdır. Bir cisim kaldırıldığında, uygulanan kuvvetin yaptığı iş pozitiftir. Bunun yanında bu cisme etki eden kütle çekim kuvvetinin yaptığı iş negatif olur.

Örnek 7.3 - Serway ö7.3/s188 y düzleminde hareket eden 1,00 kg lık bir parçacık, F = 5, 00 i + 2, 00 j N luk sabit bir kuvvetin etkisi ile d = 2, 00 i + 3, 00 j m lik yer değiştirme yapıyor. F nin yaptığı işi hesaplayınız. Bir yağmur damlası m = 3, 35 10 5 kg, yerçekimi ve hava direncinin etkisi altında düşey olarak sabit hızla düşüyor. Damla 100 m düştükten sonra, a) Yerçekimi ve b) Hava direnci tarafından yapılan iş nedir? Örnek 7.4 - Serway p3/s207

Değişen Bir Kuvvetin Yaptığı İş Değişken bir kuvvetin etkisi altında, ekseni boyunca hareket eden bir cismi ele alalım. ekseni boyunca kuvvetin değişimi şekildeki gibi olduğunu varsayalım. aralıklarına bölersek ve bu aralıklarda F kuvvetini sabit olduğu yaklaşımını yaparsak, yerdeğiştirmesinde yapılan iş; ΔW F Δ i noktasından s noktasına kadar yerdeğiştirmede F kuvvetinin yaptığı iş, bu küçük işlerin toplamı olacağından; W s i ΔW s i F Δ

in sonsuz küçük değerlere gittiği durumda W lim Δ0 s i F Δ i s F d F, F kuvvetinin yol üzerindeki izdüşümü olduğundan; F Fcosθ W s i F d İş, kuvvet - yol grafiğinde, grafiğin altında kalan alandır. Örnek 7.5 5,00 kg lık bir cisim konuma göre F = 20 e 2 N şeklinde değişen bir kuvvetin etkisi altında 10,0 m yol aldığında, kuvvetin bu cisim üzerinde yaptığı iş kaç Joule olur. (Kuvvet ile yerdeğiştirme aynı yöndedir.)

Bir uydu üzerinde güneşin yaptığı iş Örnek 7.6 Serway Ö7.5/190 Şekilde gösterilen araştırma uydusu güneşe doğru F = γ M Gm 1,30 1022 r = r2 r 2 r Büyüklüğünde bir kuvvetle çekilmektedir. Uydugüneş arasındaki uzaklık 1,50 10 11 m den 2,30 10 11 m ye değişirse güneşin uydu üzerinde yaptığı işi hesaplayınız. Sonuç : W = 3,00 10 10 J

Güç Yapılan işin, yapılma süresine oranı sistemin gücü olarak tanımlanır. (İş yapma hızı) genelde P sembolü ile gösterilir. Ortalama güç: Bir cisme t süresince etki eden F kuvveti cisim üzerinde W işini yapmış ise, bu sürede harcanan ortalama güç ~ P P W Δt F d dt F v Ani güç: P lim Δt 0 W Δt dw dt Cisim üzerinde yapılan iş, cismin enerjisini arttırır. Dolayısıyla, gücün genel bir tanımı enerji aktarma hızıdır. SI birim sisteminde iş in birimi J/s dir. Buna özel olarak Watt (W) denir. (Buhar makinesinin mucidi James Watt) Örnek 7.6 5,00 m/s lik sabit bir hızla yukarı doğru çıkmakta olan 250 kg ağırlığındaki bir asansörün gücü kaç Wattır?

Enerji Bir cismin veya sistem iş yapabilme yeteneği varsa enerjisi olduğu söylenir. Yani bir sistemin iş yapabilme yeteneğine enerji denir. Enerjinin birimi işin birimi ile aynıdır. SI birim sisteminde, Joule (J); cgs birim sisteminde erg dir. (1 J = 10 7 erg) Enerji türleri Mekanik Enerji Isı Enerjisi Elektrik Enerjisi Atom Enerjisi Işık Enerjisi Mekanik Enerji iki bölüme ayırabiliriz 1. Kinetik Enerji 2. Potansiyel Enerji

Kinetik Enerji (İş-Kinetik Enerji Teoremi) Şekildeki gibi sabit bir F kuvvetinin etkisinde, sürtünmesiz bir düzlemde hareket eden m kütleli bir cismi ele alalım. F kuvvetinin yaptığı iş W = F = F F kuvveti sabit olduğundan kinematikten konum ve hızlar arasındaki ilişki; = 1 2a v s 2 v i 2 F = ma Buna göre iş; W = ma 1 2a v s 2 v i 2 = 1 2 mv s 2 1 2 mv i 2 Burada E Kinetik = 1 2 mv2 niceliğine özel olarak kinetik enerji denir. Bir cisim üzerine etki eden net kuvvetin yaptığı iş, cismin kinetik enerjisindeki değişmeye eşittir. W = E K

Yüzey sürtünmeli ise (veya ortamda herhangi bir direnç kuvveti varsa) Cisme uygulanan net kuvvet F = F + G + N + f s İş-Kinetik enerji teoremine göre; yapılan iş kinetik enerji değişimine eşittir. Buna göre F net = E K.E. F + G + N + f s = E K.E. F + G 0 + N 0 + f s = E s K.E. Ei K.E. F f s = E s K.E. Ei K.E. Genel Olarak; E i K.E. + W Diğer f s = E s K.E.

Örnek 7.7 Kinetik sürtünme katsayısı 0,15 olan yatay bir düzlem üzerinde, 20,0 kg kütleli bir cisim 300 N luk bir kuvvetle 5,00 m kadar çekiliyor. Cisim başlangıçta durgun olduğuna göre, 5,00 m sonundaki hızı nedir? Düzlem yatayla 30º açı yapacak şekilde ve kuvvet yukarı yönde olsa idi hız nasıl değişirdi?