İş

İş, makine mühendisliğinin temel bir kavramıdır ve birçok uygulaması vardır. İşin nasıl hesaplandığını ve farklı iş türlerini anlamak, fiziksel süreçleri daha iyi anlamamıza ve karmaşık problemlere içgörü sağlamamıza yardımcı olabilir.

İş, bir kuvvetin bir nesne üzerinde etkili olması sonucunda ortaya çıkan bir sonuç olarak tanımlanır ve nesnenin kuvvetin etki doğrultusunda hareket etmesine neden olur. Aynı zamanda bir nesne üzerinde kuvvet uygulayarak enerji transferinin gerçekleştiği bir süreç olarak da tanımlanır ve bu da nesnenin yer değiştirmesine yol açar. Bu enerji transferi, nesnenin hareket veya konumunda değişime neden olur. İş, kuvvetin ve yer değiştirmenin aynı yönde olan bileşeninin çarpımı olarak veya nesnenin uygulanan kuvvetin ve yer değiştirmenin nokta çarpımı olarak yazılabilir. SI sistemi bir joule'u birimi olarak kabul eder - bu, bir metreye bir newton kuvvet uygulama olarak düşünülebilir.

Bir nesne üzerinde yapılan işin türü, kuvvetin yer değiştirmeye göre olan yönelimine bağlıdır. Eğer uygulanan kuvvet ve yer değiştirmesi birbirine paralel ise, yapılan iş pozitiftir ve eğer birbirine zıt yönlü ise, yapılan iş negatiftir. Uygulanan kuvvet ve yer değiştirmesi birbirine dik ise, yapılan iş sıfırdır. Bir vinç ağır bir yük kaldırdığında yapılan pozitif işin bir örneğidir - yüke yukarı doğru bir kuvvet uygulayarak, yer seviyesine göre yukarı doğru hareket eder. Negatif iş, örneğin bir hareket eden araca fren uygulandığında meydana gelir - tekerlekler hareketine karşı bir kuvvet uygular ve bunun sonucunda negatif iş yapılmış olur.

Sabit noktalara etki eden ve yer değiştirmeye göre dik olan kuvvetler gibi bazı kuvvetler hiçbir iş yapmaz. Örnekler arasında desteklenen cismin onun etrafında döndüğü sürtünmesiz bir pimdeki reaksiyon, sürtünmesiz bir yüzeyde hareket eden bir cisim üzerinde etki eden reaksiyon kuvveti gibi durumlar bulunur. Bununla birlikte, iş yapan kuvvetler arasında bir cismin ağırlığı ve yarı pürüzlü bir yüzeyde hareket eden bir cisim üzerinde etki eden sürtünme kuvveti bulunur.

Bazı durumlarda, birden fazla kuvvetin yaptığı işin toplamı sıfırdır. Örneğin, sürtünmesiz bir pimle bağlı iki rijit cisim, hareket için eşit ancak zıt yönlü kuvvetlere ihtiyaç duyar, bu yüzden birlikte yaptıkları iş sıfırdır. Benzer şekilde, gerilebilir bir kablo ile bağlı iki blok, büyüklükleri eşit ancak zıt işaretli gerilme kuvvetine sahiptir, bu da sıfır iş yapar.

Genel olarak, hangi kuvvetlerin iş yapacağını ve işi nasıl hesaplayacağımızı anlamak, karmaşık fiziksel problemlere içgörü sağlayabilir ve istenen sonuçlar için bu süreçleri etkili bir şekilde yönetmemizi sağlayabilir.