Aşağıdakilerden hangisi iş birimi olarak kullanılamaz?
A) JouleSevgili öğrenciler, bu soruda bizden iş birimi olarak kullanılamayacak seçeneği bulmamız isteniyor. Fizikte 'iş' kavramı, bir kuvvetin bir cismi kendi etki yönünde belirli bir mesafe boyunca hareket ettirmesiyle yapılan enerji transferini ifade eder. İşin temel birimlerini ve diğer fiziksel büyüklüklerin birimlerini hatırlayarak bu soruyu kolayca çözebiliriz.
İş ($W$) genellikle kuvvet ($F$) ile yer değiştirme ($d$) çarpımı olarak tanımlanır: $W = F \cdot d$.
Şimdi seçenekleri tek tek inceleyelim:
Joule ($J$), Uluslararası Birim Sistemi'nde (SI) iş ve enerjinin standart birimidir. Tanım gereği, 1 Joule, 1 Newton'luk bir kuvvetin bir cismi kendi yönünde 1 metre hareket ettirmesiyle yapılan işe eşittir. Yani, $1 \text{ J} = 1 \text{ N} \cdot \text{m}$. Bu nedenle Joule, iş birimi olarak kullanılır.
Yukarıda da belirttiğimiz gibi, işin tanımından $W = F \cdot d$ formülünü kullanarak birimlerini türetebiliriz. Kuvvetin birimi Newton ($N$), yer değiştirmenin birimi metre ($m$) olduğuna göre, işin birimi Newton.metre ($N \cdot m$) olur. Bu da doğrudan Joule'a eşittir. Dolayısıyla Newton.metre de iş birimi olarak kullanılır.
Güç ($P$), birim zamanda yapılan iş miktarıdır. Formülü $P = \frac{W}{t}$ şeklindedir. Bu formülü iş ($W$) için yeniden düzenlersek $W = P \cdot t$ elde ederiz. Gücün birimi Watt ($W$), zamanın birimi saniye ($s$) olduğuna göre, işin birimi Watt.saniye ($W \cdot s$) olur. 1 Watt.saniye, 1 Joule'a eşittir. Bu nedenle Watt.saniye de iş birimi olarak kullanılır.
Bu birimin boyutlarını inceleyelim:
Bu durumda Kilogram.metre/saniye biriminin boyutu $[M L T^{-1}]$ olur. Bu boyut, momentumun ($p = m \cdot v$) birimidir (kütle çarpı hız). İşin boyutu ise $[M L^2 T^{-2}]$'dir. Gördüğümüz gibi, Kilogram.metre/saniye iş birimi değildir; momentum birimidir. Bu nedenle iş birimi olarak kullanılamaz.
Bu birim, C seçeneğindeki Watt.saniye biriminin katıdır. Kilowatt ($kW$) bir güç birimidir ($1 \text{ kW} = 1000 \text{ W}$), saat ($h$) ise bir zaman birimidir ($1 \text{ h} = 3600 \text{ s}$). Güç ile zamanın çarpımı işi (enerjiyi) verir. Elektrik faturalarında sıkça gördüğümüz Kilowatt.saat, aslında büyük miktardaki enerji veya işi ifade etmek için kullanılan bir birimdir ($1 \text{ kWh} = 3.6 \times 10^6 \text{ J}$). Bu nedenle Kilowatt.saat de iş birimi olarak kullanılır.
Sonuç olarak, Kilogram.metre/saniye birimi iş birimi değil, momentum birimidir.
Cevap D seçeneğidir.
