Fiziksel anlamda iş yapılabilmesi için aşağıdakilerden hangisi zorunlu değildir?
A) Kuvvet uygulanması
B) Cismin hareket etmesi
C) Uygulanan kuvvet ile cismin hareket yönünün aynı olması
D) Cismin hızının artması
Sevgili öğrenciler,
Fiziksel anlamda iş kavramı, bir kuvvetin bir cisim üzerinde etki ederek o cismi kendi etki yönünde veya etki yönünün bir bileşeni doğrultusunda hareket ettirmesi durumunda ortaya çıkar. İşin matematiksel ifadesi $W = F \cdot d \cdot \cos\theta$ şeklindedir. Burada $W$ işi, $F$ uygulanan kuvveti, $d$ cismin yer değiştirmesini ve $\theta$ ise kuvvet ile yer değiştirme vektörleri arasındaki açıyı temsil eder.
Şimdi seçenekleri bu tanım ışığında inceleyelim:
- A) Kuvvet uygulanması: İş yapılabilmesi için mutlaka bir kuvvetin uygulanması gerekir ($F \neq 0$). Eğer bir kuvvet yoksa, cisim hareket etse bile (örneğin sürtünmesiz ortamda sabit hızla giden bir cisim), o kuvvet tarafından iş yapılmaz. Bu nedenle, kuvvet uygulanması zorunludur.
- B) Cismin hareket etmesi: İş yapılabilmesi için uygulanan kuvvetin etkisiyle cismin yer değiştirmesi ($d \neq 0$) gerekir. Eğer bir cisme kuvvet uygularsınız ama cisim hareket etmez (örneğin bir duvarı itmek), fiziksel anlamda iş yapmış olmazsınız. Bu nedenle, cismin hareket etmesi zorunludur.
- C) Uygulanan kuvvet ile cismin hareket yönünün aynı olması: İş yapılabilmesi için kuvvet ile yer değiştirme vektörlerinin tam olarak aynı yönde olması ($\theta = 0^\circ$) zorunlu değildir. Önemli olan, kuvvetin yer değiştirme doğrultusunda bir bileşeninin olmasıdır (yani $\cos\theta \neq 0$, dolayısıyla $\theta \neq 90^\circ$). Örneğin, bir cismi yatayda bir açıyla çekerek de iş yapabilirsiniz. Bu durumda kuvvet ile hareket yönü tam olarak aynı değildir, ancak kuvvetin hareket yönünde bir bileşeni olduğu için iş yapılır. Hatta kuvvet ve yer değiştirme zıt yönlerde olduğunda (örneğin, sürtünme kuvveti) negatif iş de yapılabilir. Dolayısıyla, kuvvet ile hareket yönünün tam olarak aynı olması zorunlu değildir.
- D) Cismin hızının artması: İş yapılabilmesi için cismin hızının artması zorunlu değildir. İş, cismin kinetik enerjisini değiştirebilir (iş-enerji teoremi: $W_{net} = \Delta K$), ancak bu her zaman hız artışı anlamına gelmez.
- Örneğin, bir cismi sabit hızla yukarı kaldırdığınızda, kaldırma kuvveti pozitif iş yapar ancak cismin hızı artmaz (sabit kalır).
- Başka bir örnek olarak, bir cismi yavaşlatmak için hareket yönüne zıt yönde kuvvet uyguladığınızda, bu kuvvet negatif iş yapar ve cismin hızı azalır, artmaz.
- Sürtünmeli bir yüzeyde bir cismi sabit hızla ittiğinizde, iten kuvvet pozitif iş yapar ancak cismin hızı artmaz (sabit kalır).
Bu durumlar, iş yapılmasına rağmen cismin hızının artmadığını açıkça göstermektedir. Bu nedenle, cismin hızının artması iş yapılabilmesi için zorunlu bir koşul değildir.
Yukarıdaki açıklamalardan da anlaşıldığı gibi, fiziksel anlamda iş yapılabilmesi için cismin hızının artması zorunlu değildir.
Cevap D seçeneğidir.
