Bu hesap makinesi ne işe yarar?
Bu araç, mekanik iş için fiziğin temel denklemini, yani \(W = F \cdot s\) bağıntısını ve açılı biçimi olan \(W = F \cdot s \cdot \cos(\theta)\) ifadesini çözer. İş (W) joule, kuvvet (F) newton, yer değiştirme (s) ise metre cinsinden ölçülür. Diğer ikisini (gerektiğinde açıyı da) girerek bu üç büyüklükten herhangi birini hesaplayabilirsiniz. Tamamen fiziksel bir hesaplama olduğundan, aynı formül hiçbir bölgesel varsayım olmaksızın her yerde geçerlidir.
Nasıl kullanılır?
"Hesaplama Türü Seçin" menüsünden neyi bulmak istediğinizi belirleyin. İlk grup yalnızca \(W = Fs\) bağıntısını kullanır; ikinci grup ise kuvvet vektörü ile yer değiştirme yönü arasındaki theta açısını dikkate alır. Bilinen değerleri girin, her büyüklük için birimi seçin; isterseniz açıyı (derece cinsinden) ve anlamlı basamak sayısını da belirleyin. Her değer arka planda SI temel birimlerine çevrilir, denklem uygulanır ve sonuç, bilinmeyen için seçtiğiniz birime geri dönüştürülür.
Formülün açıklaması
İş, bir kuvvet bir cismi hareket ettirdiğinde aktarılan enerjidir. Yalnızca hareketle aynı doğrultudaki kuvvet bileşeni katkı sağlar; açının kosinüsünün denklemde yer almasının nedeni de budur: $$W = F s \cos(\theta)$$ theta = 0 olduğunda kuvvet hareketle tam aynı yöndedir (\(\cos 0 = 1\)) ve \(W = Fs\) olur. theta = 90 derecede kuvvet diktir, \(\cos 90 = 0\) olur ve hiç iş yapılmaz. 90 ile 180 derece arasında kosinüs negatiftir; bu da negatif iş (yani enerjinin alınması) anlamına gelir.
Örnek çözüm
100 N'luk bir kuvvet, bir sandığı yer değiştirme yönüyle 60 derece açı yaparak 5 m boyunca iter. \(\cos 60 = 0{,}5\) olduğundan iş $$W = 100 \times 5 \times 0{,}5 = 250 \text{ J}$$ olur. Problemi tersine çevirirsek; W = 250 J, s = 5 m ve theta = 60 derece ise $$F = \frac{250}{5 \times 0{,}5} = 100 \text{ N}$$ bulunur.
Sıkça sorulan sorular
İş neden negatif olabilir? Kuvvet harekete ters yönde etki ettiğinde (açı 90 dereceden büyükse), cisimden enerji çekilir; dolayısıyla iş negatif olur.
Hangi BTU ve kalori tanımları kullanılıyor? Bu hesap makinesi "ortalama" tanımları kullanır: \(1 \text{ BTU} = 1055{,}87 \text{ J}\) ve \(1 \text{ cal} = 4{,}19002 \text{ J}\). Bu değerler termokimyasal ya da IT tanımlarından bir miktar farklıdır.
Kuvvet veya yer değiştirme için çözerken payda sıfır olursa ne olur? Sıfıra bölme tanımsız olduğundan hesap makinesi "tanımsız" mesajı döndürür. Bu durum, yer değiştirme sıfır olduğunda (F için çözerken), kuvvet sıfır olduğunda (s için çözerken) ya da açılı modlardan birinde theta = 90 derece olduğunda ortaya çıkar.
