Fizikte İş

Fizikte iş konusunda en kafa karıştıran örneklerden biridir çanta taşınırken iş yapılmaması. Yıllardır iş yapmadığı söylenen bu adamın neden iş yapmadığı bulanıktır. Adamın hareketini iki bölümde inceleyecek olursak ilk anda çanta adam tarafından h kadar yüksekliğe kaldırılır. İş, mekanik enerjideki değişime eşittir dolayısıyla çantanın kazandığı mgh adamın yaptığı işe eşittir. Ancak yerçekimi de –mgh kadar iş yapmıştır. Dolayısıyla her iki kuvvet iş yapmış olsa da çanta açısından bakıldığında yapılan iş sıfırdır. Buradan çıkaracağımız sonuç bir kuvvet iş yapıyorsa aktardığı enerji ya potansiyel enerji olarak birikir. Ya cisme kinetik enerji olarak birikir. Ya da sürtünme gibi korunumlu olmayan bir yöne gider ve birikmez. Cisim açısından bakacak olursak sadece kinetik enerjisini etkileyen kuvvetler bir iş yapmış olur. Tekrarlıyorum;

Bir kuvvet farklı şekillerde iş yapabilir, ancak cisim açısından yapılan iş miktarı cisimdeki kinetik enerji değişimi kadardır.

Eğer buharlaşan bir su molekülünü düşünecek olursak yerden buluta kadar havanın kaldırma kuvveti ili yükselir, sonra durur. Havanın kaldırma kuvveti yerçekiminden büyük bir kuvvet uygulamaktadır. Dolayısıyla molekül havada asılı kalmak yerine yükselir. Molekül buluta ulaştığında durur ve kinetik enerjisi sıfırlanır. Tüm işi kaldırma kuvveti yapmıştır. Önce işin bir kısmı kinetik enerjiye ve potansiyel enerjiye aktarılır. Molekül sürtünme yüzünden maksimum yükselme hızına ulaştığında kinetik enerjinin yükselişi durur. Artık iş potansiyel enerji ile sürtünme enerjisi arasında paylaştırılıyordur. Ta ki havanın kaldırma kuvveti zayıflayıncaya kadar enerjinin bir kısmı sürtünme yoluyla ısıya dönüşür. Sonra kaldırma kuvveti yer çekimine eşitlenir. Kinetik enerji yavaşça sürtünmeye aktarılır ve molekül buluttaki yerini alır. Sonuçta kaldırma kuvveti iş yapmıştır ancak moleküle iş yapmamıştır. Enerji potansiyel enerji ve sürtünme arasında paylaşılmıştır. 

İkinci durumda adam çanta ile ileri doğru yürümekte. Çantayı yukarıda tutan el yukarıya doğru çektiği için hiçbir iş yapmaz. Çünkü yerçekiminin işini engelleyen kuvvet başka bir işe yaramaz. Ancak aynı el çantayı da ileri ittiği için eğer pandomim yapmıyorsa çanta kinetik enerji kazanacaktır. Dolayısıyla ileri yöndeki kuvvet iş yaparken yukarı yönlü kuvvet iş yapmaz. Tabi bu hareketin ilk anı için. Adam daha sonra sabit hızla ilerleyeceği için hiçbir iş yapmıyor olacak. Hocaların kastettiği durum da bu. Eğer sabit hızla ve sabit yükseklikte bir çanta taşıyorsanız iş yapmıyorsunuz. Çünkü çantayı kaldırmak için uyguladığınız kuvvet cisme enerji aktaramıyor. Yer çekimi ile birbirlerini bloke ediyorlar. İki kuvvette iş yapmıyor.