Bir öğrenci, elindeki çantayı sabit hızla yatay yolda taşımaktadır. Bu durumda öğrenci fiziksel anlamda iş yapmış mıdır?
A) Evet, çünkü çantayı taşıyor.
B) Hayır, çünkü çantayı yukarı doğru kaldırmıyor veya aşağı doğru indirmiyor.
C) Evet, çünkü enerji harcıyor.
D) Hayır, çünkü çantanın ağırlığı değişmiyor.
Merhaba sevgili öğrenciler! Bu soruyu çözerken fiziksel anlamda iş kavramını ve hangi durumlarda iş yapıldığını anlamaya çalışacağız. Unutmayın, fiziksel anlamda iş yapılabilmesi için kuvvetin uygulanması ve bu kuvvetin etkisiyle cismin yer değiştirmesi gerekir.
- Fiziksel Anlamda İş Nedir? Fiziksel anlamda iş (W), bir cisme uygulanan kuvvet (F) ile bu kuvvetin etkisiyle cismin yer değiştirmesi (Δx) arasındaki ilişkiyi ifade eder. Matematiksel olarak şöyle gösterilir: $W = F \cdot \Delta x \cdot cos(\theta)$. Burada $\theta$, kuvvet ile yer değiştirme arasındaki açıdır.
- Seçenekleri İnceleyelim:
- A) Evet, çünkü çantayı taşıyor. Bu ifade yanıltıcı olabilir. Çantayı taşıyor olmak enerji harcamayı gerektirse de, fiziksel anlamda iş yapılıp yapılmadığı kuvvet ve yer değiştirme arasındaki ilişkiye bağlıdır.
- B) Hayır, çünkü çantayı yukarı doğru kaldırmıyor veya aşağı doğru indirmiyor. İşte bu doğru! Öğrenci çantayı yatay olarak taşırken, yerçekimi kuvvetine karşı (yukarı veya aşağı yönde) bir yer değiştirme söz konusu değildir. Çantanın ağırlığına (yerçekimi kuvvetine) karşı yapılan iş sıfırdır. Çünkü kuvvet (ağırlık) düşey doğrultuda, yer değiştirme ise yatay doğrultudadır. Bu durumda $\theta = 90^\circ$ olur ve $cos(90^\circ) = 0$ olduğundan yapılan iş de sıfır olur.
- C) Evet, çünkü enerji harcıyor. Enerji harcamak ile fiziksel anlamda iş yapmak aynı şey değildir. Vücudumuz enerji harcar, ancak bu her zaman fiziksel anlamda iş yaptığımız anlamına gelmez. Örneğin, sabit bir pozisyonda dururken de enerji harcarız.
- D) Hayır, çünkü çantanın ağırlığı değişmiyor. Çantanın ağırlığının değişmemesi, iş yapılıp yapılmadığı ile doğrudan ilgili değildir. İş, kuvvet ve yer değiştirme arasındaki ilişkiye bağlıdır.
- Sonuç: Öğrenci çantayı yatay yolda sabit hızla taşırken, yerçekimi kuvvetine karşı bir iş yapmamaktadır. Çünkü yer değiştirme, yerçekimi kuvvetine dik doğrultudadır.
Cevap B seçeneğidir.
