Aşağıdaki sürtünmelerin önemsenmediği düzeneklerde K, L ve M cisimlerinin üzerlerine uygulanan kuvvetlerin etkisiyle aldıkları yollar verilmiştir. Buna göre numaralarla gösterilen düzeneklerde yapılan işlerle ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?
Sorunun Çözümü:
Fizikte iş, bir kuvvetin bir nesne üzerinde yaptığı net etki olarak tanımlanır ve iş (W) şu formülle hesaplanır:
Burada F kuvvetin büyüklüğünü, d ise cismin hareket ettiği mesafeyi temsil eder. Eğer kuvvet uygulama doğrultusuyla yol aynı doğrultudaysa (paralel), bu formül geçerlidir.
Verilen durumu inceleyelim:
-
K Düzeneği:
- Kuvvet: 2F
- Kütle: 4 \, \text{kg} (Ancak kütle iş hesaplarında gerekli değildir)
- Yol: 2 \, \text{m}
- İş (W_K) = 2F \cdot 2 = 4F
-
L Düzeneği:
- Kuvvet: 2F
- Kütle: 5 \, \text{kg}
- Yol: 2 \, \text{m}
- İş (W_L) = 2F \cdot 2 = 4F
-
M Düzeneği:
- Kuvvet: 4F
- Kütle: 3 \, \text{kg}
- Yol: 1 \, \text{m}
- İş (W_M) = 4F \cdot 1 = 4F
İş hesaplamalarında kütleye gerek yoktur çünkü iş sadece kuvvet ve yol ile belirlenir.
Şıkların İncelenmesi:
A) Yanlış - Yapılan iş kuvvet ve alınan yol ile ilgilidir, sadece II ve III diyerek kuvvetler ve yollar dikkate alınmalıdır.
B) Yanlış - II. düzeneğin kuvveti yaptığı iş en fazla demek doğru değildir çünkü bütün düzeneklerde iş aynı çıkıyor.
C) Yanlış - İş açısından II > I > III gibi bir sıralama yapılabilir mi? Hayır, incorrect çünkü hepsi eşit.
D) Doğru - Tüm düzeneklerde yapılan işler birbirine eşittir.
Dolayısıyla D şıkkı doğrudur: Tüm düzeneklerde yapılan işler birbirine eşittir.
Öyleyse, iş farklılık göstermediği ve hepsi 4F olduğu için bu seçeneği tercih etmeniz doğru olacaktır.