Basit Makineler (Makaralar-Kaldıraçlar)

Basit Makineler

Günlük hayatta kullanılan ve oldukça basit çalışma düzeneklerine sahip düzeneklere basit makine adı verilir. Basit makineler, kuvvetten kazanç sağlamak, yoldan kazanç sağlamak, kuvvetin yönünü değiştirmek, işin yapılma hızını değiştirmek ya da bir enerji türünü başka bir enerji türüne dönüştürmek amaçlarıyla kullanılabilir.

basit makineler ile ilgili görsel sonucu

Basit Makinelerin Genel Özellikleri

  • Basit makinelerde, uygulanan kuvvetin büyüklüğü (şiddetini) ve yönü değiştirilebilir.
  • Yoldan kazanç sağlanabilir,  işin yapılma hızı değiştirilebilir ya da bir enerji türü başka bir enerji türüne dönüştürülebilir.
  • İnsan gücüyle çalışırlar. Elektrik enerjisi gibi başka enerji türleriyle çalışan araçlar basit makine olarak kabul edilmez.
  • İş kolaylığı sağlayıp yoldan, hızdan, kuvvetten, zamandan kazanç sağlarlar ama hiçbir zaman iş ya da enerjiden  kazanç sağlamazlar.
  • Eğer kuvvetten kazanç varsa aynı oranda yoldan kayıp; yoldan kazanç varsa aynı oranda kuvvetten kayıp vardır.
  • Basit makineye uyguladığımız kuvvete giriş kuvveti, basit makineden elde ettiğimiz kuvvete de çıkış kuvveti denir.
  • Kuvvet kazancı olabilmesi için uygulanan kuvvetin yükün değerinden küçük olması ya da giriş kuvvetinin çıkış kuvvetinden küçük olması gerekir.
  • Genel olarak  Kuvvet kazancı= Yük/Kuvvet şeklinde hesaplanabilir.

Makaralar

Cisimleri yükseğe kaldırmak için kullanılan, bir eksen etrafında serbestçe dönebilen düzenekler makara olarak adlandırılır. Makaralar iki çeşittir:

1-Sabit Makaralar

sabit makara ile ilgili görsel sonucu

  • Sadece sabit bir destek noktası etrafında dönebilen makaralardır.
  • Her zaman uygulanan kuvvet yükün ağırlığına eşittir bu sebeple hiç bir zaman kuvvetten kazanç sağlayamazlar.
  • Sabit makaralar kuvvetin yönünü değiştirerek iş kolaylığı sağlarlar. Yük uygulanan kuvvetin yönüne zıt yönde hareket eder.
  • Bayrak direklerinde, perdelerde, inşaatlarda, gemilerde ve balıkçı teknelerinde kullanılırlar.
  • Makaranın ağırlığı uygulanan kuvvetin değerine etki etmez.

sabit makaralı örnek sorular ile ilgili görsel sonucu

2-Hareketli Makaralar

Yükle birlikte hareket eden makaralara hareketli makara denir. Bu tür makaralarda yük, ipin çekildiği yönde (aşağı veya yukarı doğru) makarayla birlikte hareket eder.

hareketli makaralar ile ilgili görsel sonucu

  • Hareketli makaralar her zaman kuvvetten kazanç sağlarlar.
  • Yük uygulanan kuvvetin yönünde hareket ettiği için kuvvetin yönünü değiştirmezler.
  • Kuvvetten kazanç sağladıkları için aynı oranda yoldan kayıp vardır. Aşağıdaki sistemde yükü 5 metre yukarıya çıkarabilmek için makaranın ipinin 10 metre çekilmesi gerekir.

hareketli makaralar ile ilgili görsel sonucu

  • Hareketli makara ipleri yükü her zaman eşit miktarda paylaşır. Bu sebeple F = Yük / 2 olarak ifade edilir.
  • Makara ağırlığı önemsendiği durumlarda makara ağırlığı yüke ilave edilir.
  • Sistemdeki hareketli makara sayısı arttıkça kuvvet kazancı da artar.

hareketli makara sistemleri ile ilgili görsel sonucu

  • Makara sistemlerinde bir ipin her noktasındaki gerilme kuvveti birbirine eşittir.

makara sistemleri soru örnekelri ile ilgili görsel sonucu

Palangalar

Sabit ve hareketli makaralardan oluşan ve ağır yükleri kaldırmak için kullanılan makara düzeneklerine palanga adı verilir. Palangalar iki grupta incelenebilir:

1- İpi Yukarıdan Aşağıya Doğru Çekilen Palangalar

palangalar ile ilgili görsel sonucu

  • Palanga sistemlerinde yükü taşıyan ip sayısına bakılır. Çünkü yükü taşıyan ipler yükü eşit miktarda paylaşır.
  • İpi yukarıdan aşağıya çekilen palangalarda çekilen ip yükü taşımaz.
  • Kuvvetin değeri Yük/Makara Sayısı şeklinde de hesaplanabilir.
  • Yukarıdaki palanga sisteminde yükü taşıyan ip sayısı 4’tür.Bu sebeple uygulanan F kuvvetinin değeri 15 N’dur.

2-İpi Aşağıdan Yukarıya Doğru Çekilen Palangalar

palangalar ile ilgili görsel sonucu

  • İpi aşağıdan yukarıya doğru çekilen palangalarda çekilen ip te yükü taşır.
  • Çekilen ip te yükü taşıdığı için kuvvetin değeri Yük/Makara Sayısı+1 şeklinde de hesaplanabilir.
  • Yukarıdaki palanga sisteminde yükü taşıyan ip sayısı 5’tür.Bu sebeple uygulanan F kuvvetinin değeri 12 N’dur.

Kaldıraçlar

Sabit bir destek noktası etrafında dönebilen düzeneklerdir. Kaldıraçlar destek, yük ve kuvvetin bulunduğu duruma göre farklı isimler alırlar.

1-Çift Taraflı Kaldıraçlar

Destek noktasının kuvvet ve yük arasında bulunduğu kaldıraçlardır.

çift taraflı kaldıraçlar ile ilgili görsel sonucu

  • Çift tarafı kaldıraçlar kuvvetin yönünü değiştirir. Yük uygulanan kuvvete zıt yönde hareket eder.
  • Eğer kuvvet kolu yük kolundan büyükse kuvvetten kazanç, aynı oranda yoldan kayıp vardır. Eğer yük kolu kuvvet kolundan büyükse kuvvetten kayıp yoldan kazanç vardır.
  • Kuvvet kazancı Kuvvet Kolu/ Yük Kolu şeklinde hesaplanabilir.
  • Kaldıraçlarda her zaman Kuvvet x Kuvvet kolu = Yük x Yük kolu eşitliği vardır.

kuvvet x kuvvet kolu = yük x yük kolu eşit bölmeli çubuk ile ilgili görsel sonucu

  • Tahterevalli, pense, makas, sandal küreği, keser (çivi sökerken),bağ makası ,levye ,eşit kollu terazi, mandal çift taraflı kaldıraçlara örnek verilebilir.

tek taraflı kaldıraçlar ile ilgili görsel sonucu

2-Tek Taraflı Kaldıraçlar

Desteğin kaldıracın herhangi bir kenarında olduğu kaldıraçlardır. Kendi içerisinde 2 tipi vardır.

1.Tip Kaldıraçlar(Kuvvetin Kenarda Olduğu)

Kuvvetin kenarda yükün ise ortada olduğu kaldıraçlardır.

tek taraflı kaldıraçlar ile ilgili görsel sonucu

  • Kuvvet kolu yük kolundan büyük olduğu için her zaman kuvvet kazancı vardır.
  • Yük kuvvetin uygulandığı yönde hareket ettiği için kuvvetin yönünü değiştirmez.
  • El arabası, gazoz açacağı, ceviz kıracağı, pencere, menteşeli kapı, kağıt delgeç bu kaldıraç tipine örnek verilebilir.

tek taraflı kaldıraçlara örnekler ile ilgili görsel sonucu

2.Tip Kaldıraçlar(Kuvvetin Ortada Olduğu)

Yükün kenarda kuvvetin ise ortada olduğu kaldıraç tipidir.

tek taraflı kaldıraçlar ile ilgili görsel sonucu

  • Kuvvet kolu yük kolundan küçük olduğu için her zaman kuvvetten kayıp olan kaldıraç türüdür.
  • Yük kuvvetin uygulandığı yönde hareket ettiği için kuvvetin yönünü değiştirmez.
  • Cımbız, maşa , tenis raketi, olta, kürek, yazı yazarken kalem, tel zımba, ön kolumuz bu kaldıraç tipine örnek verilebilir.

tek taraflı kaldıraçlar ile ilgili görsel sonucu

 Hazırlayan: Serkan BOLCA – Fen Bilimleri Öğretmeni

Bir cevap yazın