Günlük hayatta kullandığımız “iş” kavramıyla fiziksel anlamda kullanılan iş kavramı aynı değildir.
Fiziksel olarak iş yapılması için kuvvet ve kuvvet doğrultusunda hareket olmak zorundadır. 

İşin Özellikleri

• Kuvvet olmalı
• Hareket olmalı
• Kuvvet ve hareket aynı doğrultuda olmalı.

Yukarıdaki resimde kuvvet ve hareket aynı doğrultudadır. O halde iş yapılmaktadır.

Çanta taşıyan çocuğun çantayı kaldırmak için uyguladığı kuvvet yukarı doğrudur. Hareket yönü ise Doğu yönündedir.
Kuvvet ve hareket farklı doğrultuda olduğu için iş yapılmaz.

Yukarıdaki resimde ip çeken adamın uyguladığı kuvvet ve hareketin doğrultusu aynı olduğu için iş yapılmış olur.

Evi çekmeye çalışan eşek, kuvvet uyguladığı halde evi hareket ettirememektedir. Kuvvet vardır ama hareket yoktur. Bu nedenle iş yapılmaz.

İşin Birimi
Bir maddenin enerjisindeki değişim yapılan işe eşittir. Bu nedenle işin birimi enerji birimiyle aynıdır.
İş birimi olarak  Joule(J) ve N.m (newton metre) kullanılır.

İşin Formülü
Bir kuvvetin yaptığı işi hesaplamak için  kuvvet ve kuvvetin cismi götürdüğü mesafeyi çarpmak gerekir.
İş = Kuvvet . Yol
(  W = İş,   F = Kuvvet,  X = Yol   )

20 newton’luk  kuvvetin etkisiyle 15 metre sürüklenen kutuya yapılan işi bulalım.
İş = 20 N x 15 m
= 300 Nm ya da 300 J

Bir kuvvetin iş yapması için kuvvet ve hareketin aynı yönde olması değil aynı doğrultuda olması gerekir. Doğrultu ve yön kavramları karıştırılmamalıdır.
Bir örnekle açıklarsak, Kuvvet yukarı olduğu halde cisim aşağı hareket ederse iki büyüklük de düşey doğrultuda olduğu için iş yapılmış olur.

Bazı örnekler için iş durumu:

• Alışveriş arabasının itilmesi – VAR
• Duran topa vurulması – VAR
• Sırttaki çantanın düz yolda taşınması – YOK
• Sırttaki çantanın merdivende taşınması – VAR
• Halat çekme yarışında rakip takımın çekilmesi – VAR
• İtilmesine rağmen masanın yerinden oynamaması – YOK
• İleri doğru ittiğimiz arabanın geri doğru kayması – VAR (yönler farklı olmasına rağmen doğrultular aynıdır)

Kütle Ölçümü:
Bir cismin sahip olduğu madde miktarına kütle denir. Kütlenin birimi gram veya kilogramdır.
Kütleyi ölçmek için eşit kollu terazi kullanılır.

Günlük hayatta kütle ölçülürken yukarıdaki terazi yerine elektronik teraziler kullanılmaktadır. Günümüzde kütle ölçmek amacıyla baskül, elektronik terazi, el kantarı, gibi aletler kullanılmaktadır.

Ağırlığın Ölçülmesi:
Ağırlığın birimi Newton’dır.
Kütleye etki eden yer çekimi kuvvetine ağırlık denir. Ağırlık kütleyle alakalıdır ama yer çekiminden etkilenir.
Ağırlığı ölçmek için kuvveti ölçen dinamometre kullanılır.

Not: Kütle ve ağırlık kavramları sıklıkla karıştırılmaktadır. Günlük hayatta ağırlık ölçümü yapılmaz. Gram veya kilogram cinsinden ölçülen değerlerin tamamı kütle ölçümleridir.

Yer çekimi (kütle çekimi) Dünya’nın tüm cisimlere uyguladığı bir kuvvettir.
Yer çekiminin yönü Dünya’nın merkezine doğrudur.

Yer çekiminin neden olduğu olaylar:
Suların aşağı doğru akması, elmanın yere düşmesi, yemeğin tabakta durması, bir yaya ağırlık asıldığında yayın uzaması, Yağmurun yağması vb.

Ağırlık, genellikle kütle kavramıyla karıştırılmaktadır. Bu yüzden önce iki kavram arasındaki farkı açıklayalım.

Kütle: Madde miktarına kütle denir. Yani bir maddenin ne kadar atom taşıdığı onun kütlesiyle alakalıdır. Tüm maddelerin kütlesi vardır.
Maddelerin kütlesi olmak zorundadır ama ağırlığı olmayabilir.

Kütle ve ağırlık arasındaki ilişkiyi yukarıdaki resme bakarak daha iyi anlayabiliriz. Kütle yer çekiminden etkilenmediği için Dünya ve Ay’da aynı kalmıştır.
Ay’da yer çekimi az olduğu için ağırlık değişmiştir.

Kütle ve Ağırlığın Karşılaştırması

• Kütle yer çekimiyle değişmez, ağırlık değişir.
• Kütle eşit kollu teraziyle ölçülür, ağırlık dinamometreyle.
• Kütlenin birimi kilogram, ağırlığın birimi Newton’dır.
• Kütlesi olmayan madde yoktur, ağırlı olmayan madde olabilir.

Ağırlık hesaplama
Dünya deniz seviyesindeki 1 kg kütleli cisme 10 Newton kuvvet uygular. Aslında bu değer 9.81 N’dur ama yaklaşık olarak 10 N kabul edilir. Yer çekiminin oluşturduğu kuvvete de ağırlık denir.

•  Kütlesi 35 kg olan bir öğrencinin ağırlığını hesaplayalım

Her bir kg’a 10 N denk geliyorsa,

35 x 10 = 350 N olur.

• 500 g sütün ağırlığını bulalım.

Önce 500 gramın kaç kilogram olduğunu bulmalıyız.
1 kg = 1000 g olduğuna göre,
500/1000 =  0,5 kg buluruz.

Her bir kg’a 10 N denk geliyorsa,

0,5 x 10 = 5 N olarak buluruz.

Dünya Yüzeyinde Yer Çekiminin Değişimi

Dünya’nın merkezine doğru yaklaştıkça yer çekimi artar. Yukarılara doğru çıktıkça yer çekimi azalır.
Aşağıdaki şekiller yer çekiminin değişimi hakkında sizi bilgilendirebilir.

Dünyanın şeklini incelediğimizde tam yuvarlak olmadığını, ekvatorun şişkin, kutupların ise içe doğru basık olduğunu görürüz.
Ekvator Dünya’nın merkezine uzak, kutuplar ise daha yakındır. Bu yüzden kutuplarda yer çekimi daha fazladır.
Aynı cismin ağırlığını kutup ve ekvatorda ayrı ayrı ölçersek kutuplardaki ağırlık daha fazla olur.

Gezegenlerin Yer Çekimi
Tüm gezegen ve uydularda Dünya’da olduğu gibi bir yer çekimi vardır. Dünya dışı gök cisimlerinde yer çekimi kütle çekimi olarak adlandırılır.
Bir gezegendeki kütle çekiminin büyüklüğü o gezegenin kütlesiyle doğru orantılıdır. Örneğin çok fazla demir madeni bulunan gezegenlerin kütlesi fazla olduğu için genellikle bu gezegenlerin yer çekimi daha fazladır.

Neptün gezegeninin hacmi Satürn’den küçüktür. Fakat kütlesi daha fazla olan Neptün’dür. Bu nedenle Neptün’ün kütle çekimi Satürn’den daha fazladır.

Ay’daki Yer Çekimi
Dünya’nın uydusu olan Ay’daki çekim kuvveti Dünya’dakinin altıda biridir. Bu yüzden bir cismin Dünya ve Ay’da kütleleri eşittir ama cisim Ay’da daha hafiftir.

Ay’daki ağırlığı hesaplayalım.
Dünya’da kütlesi 60 kg olan bir insanı düşünelim.

• Dünya’daki ağırlığı,
  60 x 10 = 600N olur.
• Ay’daki kütlesi de 60 kg’dır. Çünkü kütle asla gezegene göre değişmez.
• Ay’daki ağırlığı,
  600 N /6 = 100 N olur. (Ay’daki çekim kuvveti Dünya’dakinin altıda biri demiştik)

Bir enerji türü başka bir enerjiye dönüşebilir.
Bu yazıda enerji türlerinin nasıl birbirine dönüştüğünü inceleyeceğiz.

Bazı Enerji türleri

• Kinetik enerji
• Potansiyel enerji
• Elektrik enerjisi
• Isı enerjisi
• Işık enerjisi
• Kimyasal enerji vb sayılabilir.

Enerji dönüşümü örnekleri

• El feneri: elektrik enerjisi -> ışık enerjisine
• Elektrikli ısıtıcı:elektrik enerjisi -> ısı enerjisine
• Pil: kimyasal enerji -> elektrik enerjisine
• Akarsu: potansiyel enerji -> kinetik enerjiye
• Baraj: potansiyel enerji -> kinetik enerjiye sonra da -> elektrik enerjisine
• Vantilatör:elektrik enerjisi -> kinetik enerjiye
• Kömür: kimyasal enerji -> ısı enerjisine

Yukarıdaki animasyonda kinetik ve potansiyel enerjilerin birbirlerine dönüşümü gösterilmekte.
Yanda gösterilen grafikler enerji değişimini göstermekte. Yeşil renkli gösterge “mekanik enerji” yi göstermektedir.
Mekanik enerji, kinetik ve potansiyel enerjilerin toplamıdır.

Tramplenden denize atlarken yükseklik potansiyel enerji kinetik enerjiye dönüşür.

Gerilmiş yayda esneklik potansiyel enerji vardır. Ok fırlatıldığında esneklik potansiyel enerji kinetik enerjiye dönüşür.

Kaykaycı çocuk rampaya hızla gelir. Bu esnada kinetik enerjisi vardır. Bu enerji rampaya tırmanırken çekim potansiyele dönüşür. Rampaya tırmanırken kinetik enerjisi azalır, potansiyel enerjisi artar.

Cismin konumundan dolayı sahip olduğu enerji türüne potansiyel enerji denir.
Potansiyel enerji cismin bünyesinde saklı duran, fırsatını bulduğunda harekete geçen bir enerjidir.

Potansiyel enerjiyi daha iyi anlamak için bazı örnekleri inceleyelim.

Daldaki bir elmanın potansiyel enerjisi vardır.
Elma dalda durmaktadır ama sapının kopması halinde harekete geçeceği ve aşağı düşeceğini biliriz. (enerji var ama henüz harekete geçmemiştir.)

Gerilmiş bir lastiğin de potansiyel enerjisi vardır.
Lastik gerilmiş haliyle hareketsizdir. Ama bırakıldığında harekete geçeceğini biliriz.

Bu örneklerde olduğu gibi cismin konumundan dolayı sahip olduğu enerjilere potansiyel enerji denir.

Potansiyel enerji ikiye ayrılır.

Potansiyel enerji türleri
1. Çekim Potansiyel Enerji
Yer çekimi sayesinde, yerden yüksekteki cisimlerin sahip olduğu enerjidir.
Daldaki elma, havadaki uçak, barajlardaki su, dağlardaki kar gibi yerden belirli bir yüksekliğe sahip tüm cisimlerin bir çekim potansiyeli vardır.

2. Esneklik Potansiyel Enerji 
Esnek cisimlerin sahip olduğu enerjidir.
Gerilmiş yay, çekilmiş lastik, sıkıştırılmış sünger gibi maddelerin esneklik potansiyeli vardır.

Potansiyel enerji özellikleri

Kütlesi aynı iki cisimden yerden daha yüksekte olanın potansiyel enerjisi daha fazladır. Şekilde 2 numaralı cismin yüksekliği daha fazla olduğu için çekim potansiyel enerjisi daha fazladır.

Yüksekliği aynı olan cisimlerden kütlesi daha fazla olanın çekim potansiyel enerjisi daha fazladır. Yukarıdaki şekilde  1 numaralı cismin kütlesi diğerinden fazla olduğu için çekim potansiyel enerjisi de daha fazladır.

Özdeş yaylardan 2 numaralı olan daha fazla gerildiği için esneklik potansiyeli daha fazladır.

Enerji Dönüşümü
Potansiyel ve kinetik enerjiler birbirlerine dönüşebilir.
örneğin barajlarda biriken suyun çekim potansiyel enerjisi vardır. Baraj kapakları açıldığında suyun potansiyel enerjisi kinetiğe dönüşür. Bu da suyun aşağı doğru akması anlamına gelir.

Aşağıdaki şekilde potansiyel enerjinin kinetik enerjiye dönüşümü gösterilmektedir.

Hareketli cisimlerin sahip olduğu enerjiye kinetik enerji denir.
Kinetik enerjiye hareket enerjisi de denir.

Kinetik Enerji Özellikleri

• Kinetik enerji kütleyle doğru orantılıdır. Kütle arttıkça kinetik enerji artar.
• Kinetik enerji hızla doğru orantılıdır. Hız arttıkça kinetik enerji artar.

• Hareketli otomobil.
• Yuvarlanan top.
• Koşan çocuk.
• Düşmekte olan elma.
• Dönen çark.
• Akarsu.
• Saatin yelkovanı.
• Hareketli salyangoz.
• Rüzgar vb gibi cisimlerin kinetik enerjisi vardır.

Kütleleri aynı olan iki hareketliden sürati daha fazla olanın kinetik enerjisi daha büyüktür. Yukarıdaki koşucu 2. durumda daha süratli koştuğu için kinetik enerjisi daha fazladır.

İki cismin süratleri aynıysa kütlesi fazla olanın kinetik enerjisi daha fazladır. Şekilde uçak ve otomobilin süratleri aynıdır. Kütlesi daha fazla olan uçağın kinetik enerjisi daha fazladır.

Sürtünmeli ortamlarda kinetik enerji ısı enerjisine dönüşerek kaybolur.

Enerji dönüşümü
Enerji türleri birbirine dönüşebilir. Kinetik enerji ve potansiyel enerji de birbirlerine dönüşebilir.

Bisiklet dik çıkarken hızı azalır ve kinetik enerji potansiyel enerjiye dönüşür.