İş nedir (Fizik) Test 2

Bir forklift 1500 N ağırlığındaki bir yükü 2 m yüksekliğe kaldırıyor. Daha sonra aynı yükü 10 m yatayda hareket ettiriyor. Buna göre forkliftin toplam yaptığı iş kaç joule'dür?

A) 3000
B) 15000
C) 18000
D) 0

• Merhaba sevgili öğrenciler! Bu soruda, forkliftin yaptığı toplam işi bulmak için iki ayrı durumu incelememiz gerekiyor: Yükü kaldırma ve yükü yatayda hareket ettirme.

• Öncelikle, fizikte işin ne anlama geldiğini hatırlayalım. İş ($W$), bir cisme uygulanan kuvvet ($F$) ile cismin kuvvet doğrultusunda yaptığı yer değiştirmenin ($d$) çarpımıdır. Eğer kuvvet ile yer değiştirme arasında bir açı ($\theta$) varsa, formülümüz $W = F \cdot d \cdot \cos(\theta)$ şeklindedir.

• Şimdi forkliftin yaptığı işi adım adım hesaplayalım:

• 1. Adım: Yükü kaldırma sırasında yapılan işi hesaplayalım.
  • Forklift, 1500 N ağırlığındaki yükü 2 m yüksekliğe kaldırıyor.
  • Bu durumda, forkliftin uyguladığı kuvvet (yükü yukarı kaldırmak için) yukarı yönlüdür ve yükün yer değiştirmesi de yukarı yönlüdür. Yani kuvvet ile yer değiştirme aynı yöndedir.
  • Kuvvet ($F$) = $1500 \text{ N}$
  • Yer değiştirme ($d$) = $2 \text{ m}$
  • Kuvvet ile yer değiştirme arasındaki açı ($\theta$) = $0^\circ$ (aynı yönlü oldukları için).
  • $\cos(0^\circ) = 1$ olduğundan, yapılan iş ($W_1$) şu şekilde hesaplanır:
  • $W_1 = F \cdot d \cdot \cos(0^\circ) = 1500 \text{ N} \cdot 2 \text{ m} \cdot 1 = 3000 \text{ J}$
• 2. Adım: Yükü yatayda hareket ettirme sırasında yapılan işi hesaplayalım.
  • Forklift, aynı yükü 10 m yatayda hareket ettiriyor.
  • Bu aşamada forklift, yükün ağırlığını (1500 N) hala yukarı doğru bir kuvvetle desteklemektedir. Ancak, yükün yer değiştirmesi yatay yöndedir.
  • Forkliftin yükü desteklemek için uyguladığı dikey kuvvet (1500 N) ile yükün yatay yer değiştirmesi (10 m) birbirine diktir. Yani aralarındaki açı $90^\circ$'dir.
  • $\cos(90^\circ) = 0$ olduğundan, bu dikey kuvvetin yatay yer değiştirme doğrultusunda yaptığı iş ($W_2$) şu şekilde hesaplanır:
  • $W_2 = F_{dikey} \cdot d_{yatay} \cdot \cos(90^\circ) = 1500 \text{ N} \cdot 10 \text{ m} \cdot 0 = 0 \text{ J}$
  • Unutmayın, bir kuvvet yer değiştirmeye dik ise o kuvvet iş yapmaz. Soruda, forkliftin yükü yatayda hareket ettirmek için uyguladığı yatay bir kuvvetten (örneğin sürtünmeyi yenmek için) bahsedilmediği için, sadece dikey kuvvetin yaptığı işi değerlendiriyoruz ki o da sıfırdır.
• 3. Adım: Toplam yapılan işi bulalım.
  • Toplam yapılan iş, kaldırma sırasında yapılan iş ile yatay hareket sırasında yapılan işin toplamıdır.
  • Toplam İş ($W_{toplam}$) = $W_1 + W_2 = 3000 \text{ J} + 0 \text{ J} = 3000 \text{ J}$

• Buna göre forkliftin toplam yaptığı iş $3000 \text{ joule}$'dür.

Cevap A seçeneğidir.