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 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
- 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.
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 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 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.
- Makara sistemlerinde bir ipin her noktasındaki gerilme kuvveti birbirine eşittir.
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
- 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
- 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 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.
- Tahterevalli, pense, makas, sandal küreği, keser (çivi sökerken),bağ makası ,levye ,eşit kollu terazi, mandal çift taraflı kaldıraçlara örnek verilebilir.
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.
- 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.
2.Tip Kaldıraçlar(Kuvvetin Ortada Olduğu)
Yükün kenarda kuvvetin ise ortada olduğu kaldıraç tipidir.
- 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.
Hazırlayan: Serkan BOLCA – Fen Bilimleri Öğretmeni