Fizik dersi Basit Makineler konu anlatımı. Yazı İçeriği ve konu başlıkları:
Çok az parçadan oluşan ve yalnızca tek bir kuvvet çeşidini kullanan makineler, basit makine olarak adlandırılır. Basit makineler günlük hayatta pek çok yerde karşımıza çıkabilirler.
Yukarıdaki resimde levyeye numaralı oklarla gösterilmiş yönlerde kuvvet uygulanabilir. Hangi yönde kuvvet uygulanırsa çivi tahtadan daha kolay sökülebilir?
Günlük hayatta, kuvvetin yönünün değiştirilmesinden faydalanılarak oluşturulmuş bir çok araç–gereç kullanırız. Bu araç-gereçler bize iş yapma kolaylığı sağlar.
Basit makinelerin amacı, uygulanan kuvvetin büyüklüğü ve yönü değiştirilerek iş yapma kolaylığı sağlamaktır.
Basit Makinelerin Özellikleri
- İş kolaylığı sağlarlar. Ancak, işten kazanç ya da kayıp yoktur. İşin sonucu olarak enerjiden de kayıp ya da kazanç sağlamazlar. Enerji tasarrufu da sağlamazlar.
- Basit makineler, kuvvetin yönünü, büyüklüğünü ve uygulama noktasını değiştirmeyi sağlarlar.
- Kuvvetten ya da yoldan kazanç vardır. Ancak, iki kazanç aynı anda sağlanamaz.
- Basit makinelerle iş yapıldığında mutlaka enerji kullanılması gerekir.
Bir basit makinede kuvvet kazancının olması , giriş kuvvetinin çıkış kuvvetinden küçük olmasıyla gerçekleşir. Yani büyük kuvvet gerektiren işler küçük kuvvetle yapılır.
Basit Makineler Nelerdir?
Kaldıraçlar
Bir destek noktası etrafında dönebilen sağlam yapılı çubuktan oluşan düzeneğe kaldıraç denir.
Kaldıraçta kuvvetin destek noktasına olan uzaklığına kuvvet kolu, yükün destek noktasına olan uzaklığına da yük kolu denir.
Kaldıraçlarda
kuvvet x kuvvet kolu = yük x yük kolu bağıntısı vardır.
Kuvvet kolunun uzunluğu yük kolunun uzunluğundan ne kadar fazla ise kuvvet kazancı da o kadar büyüktür.
Uygulanan kuvvet destekten ne kadar uzakta ise o kadar azdır, yük desteğe yakın ise uygulanacak kuvvet de az olur, uygulanan kuvvet destek noktasına yakınsa o kadar büyüktür
Yandaki şekilde işçi yükü kaldırmak için en fazla kuvveti 1. durumda uygular. En az kuvveti 3. durumda uygular
Kaldıraç Tipleri ve Günlük Hayattan Örnekler
Destek noktasının ve uygulanan kuvvetin konumuna göre değişik kaldıraç türleri vardır diyebiliriz. Basit makinelerin hayatımızdaki kullanım alanları, tahmin ettiğinizden fazladır.
1.TİP: Destek noktasının ortada olduğu kaldıraç mantığıyla çalışan bu tip basit makinelere örnek olarak pense, makas, tahtıravalli, kerpeten, manivela ve eşit kollu terazi sayılabilir
2.TİP: Destek noktası bir uçta, kuvvet diğer uçtadır. Kaldıraç mantığıyla çalışan bu tip basit makinelere örnek olarak fındık kıracağı, el arabası, gazoz açacağı sayılabilir.
3.TİP: Uygulanan kuvvet, destek ve yük arasındadır. Örneğin :tenis raketi, cımbız, kürek, maşa, kol kası, buz hokeyi sopası, vs.
Kaldıracın mucidi Arşimet’in kaldıraçla ilgili sözü, kaldıraçla sağlanan kuvvet kazancının büyüklüğünü bize ifade etmektedir.
Makaralar
Makaralar basit makineler diyebileceğimiz aparatlardandır. Sabit bir eksen etrafında serbestçe dönebilen, çevresinde ipin geçmesi için bir oluk bulunan basit makinelerdir.
Sabit makaralar
Sabit bir noktaya asılan ve dönerek cisimlerin hareket etmelerini kolaylaştıran makaraya, sabit makara denir.
Cisim, ancak kendi ağırlığına eşit bir kuvvetle kaldırılabilir. Kuvvet kazancı yoktur.
Sadece kuvvetin yönünü ve doğrultusunu değiştirdiği için iş yapma kolaylığı sağlar
Hareketli Makaralar
Makaranın dönme eksenine bağlanan yükle birlikte hareket eden makaralardır.
Bu makaralarda kuvvetten kazanç vardır. Örnek olarak şekildeki makara sisteminde yük 100 kg ise, 50 kg lık bir kuvvetle yükü kaldırabiliriz.
Palangalar
Sabit ve hareketli makaralardan oluşan ve kuvvet kazancını amaçlayan makaralar sistemidir.
Bu kazanç palangaları oluşturan hareketli makaralardan geçen ip sayısına bağlıdır. şekilde, sol tarafta kuvvet kazancı 1/2 iken sağ taraftaki sistemde kuvvet kazancı 1/4 olmuştur.
Eğik Düzlem
Yolu uzatıp kuvvetten kazandıran basit makinelerdir.
Eğik düzlemde kuvvet eğik düzlemin boyu kadar yol alırken, yük eğik düzlemin yüksekliği kadar yol alır.
F. d = G . h
Vida, bir silindir çubuğun etrafına sarılı bir eğik düzlemdir. Vida, iki yüzeyi birbirine birleştirirken, en çok kullanılan, basit makinelerden birisidir. Vidayı tahtaya vidalamak için tornavida ile kuvvet uygulayarak döndürmek gerekir.
Dişliler
Dişli çarklar, üzerinde eşit aralıklarla dişler bulunan ve bir eksen etrafında dönebilen silindir şeklindeki basit makinedir. Dişler çarkların birbirine geçmesini sağlar. Dişlilerden birine uygulanan kuvvet dişler yardımı ile diğerine iletilir.
Birbirine temas halinde olan dişliler için, herbir dişli bir öncekine göre,
a. Zıt yönlerde dönerler.
b. Devir sayıları yarıçapları ile ters orantılıdır.
Eş merkezli dişliler birbirine perçinli olduğu için hep aynı yönde dönerler ve devir sayıları da eşittir.
n: devir sayısı olmak üzere nK = nL
İlgili Konu Bknz: Dişli Çeşitleri
Kasnaklar
Kasnaklar dişleri olmadığı için kayış ya da iple birbirlerine bağlanırlar. Genelde bir motordan alınan hareketi, başka bir noktaya iletmek için kullanılırlar. Devir sayıları yine yarıçapları ile ters orantılıdır. Dönme yönleri ise, şekilde görüldüğü gibi kayışların bağlanma şekline göre değişir. Soldaki resimde iki kasnak da aynı yönde dönerken, diğer resimde iki kasnak birbirinin zıt yönünde dönmektedir.