İş nasıl işler? - Peter Bohacek

Tam dersi görüntüle: http://ed.ted.com/lessons/how-does-work-work-peter-bohacek

İş ve güç kavramları, evrenimizi yöneten birçok fiziksel yasanın kilidini açmamıza ve anlamamıza yardımcı olur. Bu derste Peter Bohacek, iki ortak nesneye (bir ampul ve bir büyükbaba saati) uygulandığında her bir kavramın etkileşimini araştırıyor.

Peter Bohacek'in dersi, Luke Cahill'in animasyonu

Fizikte, iş ve güç kavramları
evrenimizdeki birçok şeyi anlamamıza

ve açıklamamıza yardımcı olur.

İşle başlayalım.

Pozitif iş, bir sisteme koyduğumuz enerji

ve negatif iş, dışarı aktarılan enerji.

Pozitif işi banka hesabınıza eklenen para,

negatif işi ise
alınan para olarak düşünün.

Metrik sistemde

iş ve enerji Jul cinsinden ölçülür.

Örnek olarak güzel, eski, mekanik bir
büyükbaba saatini ele alalım.

Saatin içindeki ağır metal
silindirleri kaldırmak için

krankı çevirdiğimizde
enerjiyi saate aktarıyoruz.

Bunu yaptığımızda pozitif iş yapıyor,

saate enerji ekliyoruz

ve bu enerji yerçekimsel
potansiyel enerji olarak depolanıyor.

Uyguladığımız kuvvet ile kuvveti
uyguladığımız mesafeyi çarparak

yapılan iş miktarını hesaplayabiliriz.

Metal silindirleri kaldırmak için

ağırlıklarına eşit bir
kuvvet uygulamamız gerekir.

Yani silindirleri aşağı doğru çeken

yer çekimi kuvvetine eşit.

Bu silindirler 300 Newton ağırlığında

ki bu da küçük bir çocuk kadar ağırdır

ve eğer onları 1/2 metre kaldırırsak

300 Newton çarpı 1/2 metre

veya 150 Jul iş yaparız.

Güç, transfer edilen enerjinin oranı.

Oran dediğimizde,

birim zamanda aktarılan

enerji miktarını kastediyoruz.

Metrik sistemde,

güç saniyede Jul

veya vat cinsinden ölçülür.

Vat terimi, tipik bir
çalışma atının ürettiği

güç miktarını ölçmek için

beygir gücü kavramını ortaya atan

James Watt'a dayanır.

James Watt bir endüstriyel
buhar motorları üreticisiydi

ve potansiyel müşterilerinin

buharlı motorlarını bilinen bir miktarla,

çalışan bir attan
alabilecekleri güç arasında

karşılaştırma yapabilmelerini istiyordu.

Güç için metrik sistem birimi vatın

James Watt'tan alınması

çok faydalı bir fikirdi.

James Watt'ın ayak izlerini takip ederek,

bu büyükbaba saatini çalıştırmak için

gereken güç miktarını parlak,

100 vat'lık bir ampulü çalıştırmamız için

gereken güçle karşılaştıralım.

Bir kişinin saati kurmak için
kullandığı gücü,

yaptığı işin miktarını,

onu yapmak için

geçen süreye bölerek ölçebiliriz.

Ağırlıkları kaldırmak 1 dakika
veya 60 saniye sürerse,

150 Jul bölü 60 saniyeye

veya saniyede 2,5 Joule yapıyor demek.

2,5 vat oranında

saate enerji katıyorlar.

100 vat'lık parlak bir
ampulü çalıştırmak için

40 kat daha fazlasına ihtiyacınız olacak.

Saat çalışmadan önce,

enerji silindirlerin

yerçekimi potansiyel enerjisi
olarak depolanır.

Tıpkı yeni para yatırdığınız

banka hesabınız gibi.

Ancak saatin çalışmasına izin verirsek,

silindirler yavaşça
aşağı doğru hareket eder.

Enerji saati terk eder.

Aslında, silindirler dibe indiğinde,

koyduğumuz tüm enerji kalmış olacak.

Peki saat ne kadar güç kullanıyor?

Silindirlerin orijinal konumlarına
dönmesi 5 gün sürerse,

saniyede kaç Jul enerji saati terk eder?

Bunu çözebiliriz,

çünkü silindirleri kaldırdığımızda

ne kadar iş yaptığımızı zaten biliyoruz:

150 Jul.

Fakat bu sefer
bir dakika yerine 5 gün sürdü.

Beş gün, 5 çarpı 24

çarpı 60

çarpı yeniden 60

ya da 432.000 saniye.

Böylece yapılan işi zamana bölerek

saniyede yaklaşık 0,00035 Jul

veya yaklaşık
0,35 milivat cevabını buluruz.

Bu küçük bir güç miktarı.

Bu saat o kadar az güç kullanır ki,

100 vat'lık bir ampulü çalıştırmak için

gereken gücü kullanarak neredeyse
300.000 saat çalıştırabilirsiniz.

Doğru, orta büyüklükteki
bir şehirdeki her evde

bu kadar güçle
bir saat çalıştırabilirsiniz.

Bu oldukça şaşırtıcı bir sonuç

ve bunu anlamak için

iş bilgisi ve güç gerekiyor.