Bir öğrenci, elindeki çantayı sabit hızla yatay yolda taşımaktadır. Bu durumda öğrencinin çantaya karşı yaptığı iş için ne söylenebilir?
A) Öğrenci çantaya karşı pozitif iş yapmıştır.
B) Öğrenci çantaya karşı negatif iş yapmıştır.
C) Öğrenci çantaya karşı fiziksel anlamda iş yapmamıştır.
D) Yapılan iş, çantanın ağırlığına bağlıdır.
Merhaba sevgili öğrenciler!
Bu soruyu çözerken iş kavramını ve fiziksel anlamda işin nasıl tanımlandığını hatırlamamız gerekiyor. Fizikte iş yapılabilmesi için kuvvetin, cismi kendi doğrultusunda hareket ettirmesi şarttır. Şimdi adım adım inceleyelim:
- İşin Tanımı: Fiziksel anlamda iş (W), uygulanan kuvvet (F) ile bu kuvvetin etkisiyle cismin yer değiştirmesi (Δx) arasındaki ilişkiyi ifade eder. Matematiksel olarak: $W = F \cdot \Delta x \cdot cos(\theta)$ şeklinde gösterilir. Burada $\theta$, kuvvet ile yer değiştirme arasındaki açıdır.
- Öğrencinin Uyguladığı Kuvvet: Öğrenci çantayı taşırken yukarı doğru bir kuvvet uygular. Bu kuvvet, çantanın ağırlığını dengelemek içindir. Yani, öğrencinin uyguladığı kuvvet düşey doğrultudadır.
- Çantanın Hareketi: Çanta yatay doğrultuda hareket etmektedir.
- Açı Değerlendirmesi: Kuvvet (yukarı doğru) ile yer değiştirme (yatay) arasındaki açı 90 derecedir. Yani, $\theta = 90^\circ$.
- İş Hesaplama: İş formülünde $\theta$ yerine $90^\circ$ koyarsak, $W = F \cdot \Delta x \cdot cos(90^\circ)$ olur. $cos(90^\circ) = 0$ olduğundan, yapılan iş $W = 0$ olur.
- Sonuç: Bu durumda öğrenci, fiziksel anlamda çantaya karşı iş yapmamıştır. Çünkü uygulanan kuvvet ile yer değiştirme birbirine diktir.
Bu nedenle Cevap C seçeneğidir.
