Konu anlatımı
İki vinç aynı yükü aynı yüksekliğe çıkarıyorsa yaptıkları iş aynıdır; işi daha kısa sürede bitiren vinç daha güçlüdür. Bu alt başlıkta gücün tanımını, birimlerini ve güç hesaplarını göreceksin.
Tanım ve birim
Birim zamanda yapılan işe ya da aktarılan enerjiye güç denir: P = W/t. Güç skaler bir büyüklüktür ve birimi watt'tır (W); 1 W, saniyede 1 J iş yapan bir sistemin gücüdür. Büyük güçler kilowatt (kW) ile ifade edilir: 1 kW = 1000 W'tır. Aynı iş daha kısa sürede yapılırsa ya da aynı sürede daha çok iş yapılırsa güç artar.
Güç ve enerji tüketimi
Elektrikli aletlerin üzerindeki güç değeri, aletin her saniye ne kadar elektrik enerjisini başka biçimlere dönüştürdüğünü gösterir: 2000 W'lık bir ısıtıcı her saniye 2000 J elektrik enerjisini ısıya dönüştürür. Gücü büyük olan alet aynı sürede daha çok enerji harcar. Güç ile enerji karıştırılmamalıdır: enerji yapılabilecek toplam işi, güç ise bu işin ne hızla yapıldığını gösterir.
Güçleri karşılaştırma
İki makinenin güçleri karşılaştırılırken yapılan işler ve süreler birlikte düşünülür. Aynı işi yapan makinelerden kısa sürede bitireninin gücü büyüktür; aynı sürede çalışan makinelerden çok iş yapanın gücü büyüktür. Bir insanın aynı merdiveni koşarak çıkması ile yürüyerek çıkması aynı işi gerektirir, ama koşarak çıkarken harcanan güç daha büyüktür.
Çözümlü örnekler
Örnek 1. Bir vinç, ağırlığı 5000 N olan bir yükü sabit hızla 12 m yukarı 20 s'de çıkarıyor. Vincin yükü kaldıran kuvvetinin yaptığı iş ve vincin ortalama gücü nedir?
Çözüm. Yük sabit hızla çıktığı için kuvvetler dengelenmiştir ve vincin uyguladığı kuvvet yükün ağırlığına eşittir: 5000 N. Bu kuvvet yukarı, yükün yer değiştirmesi de yukarı olduğundan iş W = 5000·12 = 60 000 J'dür. Güç P = 60 000/20 = 3000 W, yani 3 kW'tır.
Örnek 2. K makinesi 4000 J'lük işi 20 s'de, L makinesi 6000 J'lük işi 40 s'de yapıyor. Hangi makine daha güçlüdür?
Çözüm. K'nin gücü 4000/20 = 200 W, L'nin gücü 6000/40 = 150 W'tır. L daha çok iş yapmış olsa da bu işi daha uzun sürede yaptığı için gücü daha küçüktür; K makinesi daha güçlüdür. Güç karşılaştırırken yalnızca işe ya da yalnızca süreye bakmak yanıltıcıdır.
Sık yapılan hatalar
- Daha çok iş yapan makinenin her zaman daha güçlü olduğunu sanmak.
- Güç ile enerjiyi aynı büyüklük sanmak.
- kW ile W arasında dönüşüm yapmayı unutmak: 1 kW = 1000 W'tır.
- P = W/t; 1 W = 1 J/s.
- 1 kW = 1000 W.
- Aynı işi kısa sürede yapan makine daha güçlüdür.