Başlangıç hızı sıfır olan cisme 12 N’luk kuvvet etki ettiğinde ortaya çıkan ısı enerjisi nasıl hesaplanır?
Cevap: Sürtünmeden dolayı ısıya dönüşen enerji 16 J’dür.
Adım Adım Çözüm
1. Toplam İş (Uygulanan Kuvvetin İşi)
Cisme uygulanan 12 N’luk sabit kuvvet, cismi 8 m boyunca çekmektedir. Yapılan iş (W) şu şekilde bulunur:
W = F \cdot x = 12\text{ N} \times 8\text{ m} = 96\text{ J}
2. Cismin Kinetik Enerjisi
Grafikte görüldüğü üzere, cisim B noktasına ulaştığında kinetik enerjisi 80 J olmaktadır.
3. Sürtünme ve Isı Kaybı
Uygulanan toplam işin bir kısmı cismin kinetik enerjisine dönüşürken, geri kalan kısmı sürtünme nedeniyle ısıya dönüşmektedir. Bu nedenle, sürtünmeden dolayı açığa çıkan ısı (kaybolan enerji miktarı) şu şekilde hesaplanır:
E_{\text{ısı}} = W_{\text{toplam}} - E_{\text{kinetik}} = 96\text{ J} - 80\text{ J} = 16\text{ J}
Dolayısıyla sürtünmenin sebep olduğu ve ısıya dönüşen enerji 16 joule olmaktadır.
Özet Tablo
| Adım | Yapılan İşlem | Sonuç/Açıklama |
|---|---|---|
| 1. Toplam İş (Kuvvet × Yol) | W = F \cdot x | W = 12\text{ N} \times 8\text{ m} = 96\text{ J} |
| 2. Cismin Kinetik Enerjisi | Grafikten alınan değer | E_{\text{kinetik}} = 80\text{ J} |
| 3. Sürtünme Kaybı (Isı) | E_{\text{ısı}} = W - E_{\text{kinetik}} | 96\text{ J} - 80\text{ J} = 16\text{ J} |
| Sonuç | Sürtünme kaynaklı ısı enerjisi | 16 J |
Kısa Özet
• Uygulanan kuvvet: 12 N
• Hareket edilen yol: 8 m
• Toplam yapılan iş: 96 J
• Nihai kinetik enerji: 80 J
• Sürtünme nedeniyle ısıya dönüşen enerji: 16 J