2026 TYT Fizik: Sabit Kuvvet Etkisinde Yapılan İş Hesaplama Yolları Nelerdir?

Question

Sabit kuvvet etkisinde yapılan işi hesaplarken hangi formülleri kullanacağımı karıştırıyorum. Farklı durumlarda hangi formülün işe yaradığını nasıl anlarım?

Answer 1

🏋️‍♀️ Sabit Kuvvet ve İş Arasındaki İlişki

Bir cisme uygulanan sabit bir kuvvetin yaptığı işi hesaplamak için birkaç farklı yolumuz var. İşte en temel ve kullanışlı yöntemler:

• 🍎 Yöntem 1: İş = Kuvvet x Yol x cos(θ)

Bu formül, işi (W), kuvveti (F), yolu (x) ve kuvvet ile yol arasındaki açının kosinüsünü (cos(θ)) kullanarak hesaplar. Formülümüz şu şekilde:

$W = F \cdot x \cdot cos(\theta)$

Burada:

• 📌 W = Yapılan iş (Joule cinsinden)
• 📌 F = Uygulanan kuvvet (Newton cinsinden)
• 📌 x = Alınan yol (metre cinsinden)
• 📌 θ = Kuvvet ile yol arasındaki açı

Eğer kuvvet ve yol aynı doğrultuda ise (yani açı 0 derece ise), cos(0) = 1 olur ve formülümüz basitleşir: $W = F \cdot x$

• 🍎 Yöntem 2: İş = Enerji Değişimi

Bir cismin kinetik enerjisindeki değişim, üzerine yapılan işe eşittir. Yani, eğer bir kuvvet bir cismin hızını değiştiriyorsa, yapılan iş bu hız değişiminden hesaplanabilir.

Kinetik enerji formülü: $KE = \frac{1}{2}mv^2$ (m = kütle, v = hız)

İş-enerji teoremi: $W = \Delta KE = KE_{son} - KE_{ilk}$

• 📌 $KE_{son}$ = Son kinetik enerji
• 📌 $KE_{ilk}$ = İlk kinetik enerji

Bu yöntemi kullanmak için cismin başlangıç ve son hızlarını bilmeniz gerekir.

• 🍎 Yöntem 3: Grafik Yöntemi

Eğer kuvvetin yol boyunca nasıl değiştiğini gösteren bir grafiğiniz varsa, yapılan işi bu grafiğin altında kalan alanı bularak hesaplayabilirsiniz. Sabit bir kuvvet için, grafik bir dikdörtgen olacaktır ve alanı (yani yapılan iş) kuvvet x yol şeklinde hesaplanır.

📝 Örnek Soru Çözümü

5 N'luk sabit bir kuvvet, bir cismi yatay bir yüzeyde 2 metre hareket ettiriyor. Kuvvet ile hareket yönü arasındaki açı 0 derece ise, yapılan iş kaç Joule'dür?

1. 1️⃣ Adım 1: Verilenleri belirle:
• 📌 F = 5 N
• 📌 x = 2 m
• 📌 θ = 0°
2. 2️⃣ Adım 2: Formülü uygula:

$W = F \cdot x \cdot cos(\theta) = 5 \cdot 2 \cdot cos(0) = 5 \cdot 2 \cdot 1 = 10 \text{ Joule}$

Cevap: Yapılan iş 10 Joule'dür.

💡 Unutmayın!

• 📌 İş, bir enerji transferidir.
• 📌 İş, skaler bir büyüklüktür (yani yönü yoktur, sadece büyüklüğü vardır).
• 📌 Sürtünme kuvveti gibi bazı kuvvetler negatif iş yapabilir (yani cismin enerjisini azaltır).