Basit Makineler: Kaldıraç, Makara, Eğik Düzlem

Günlük hayatta iş yapma kolaylığı sağlayan, kuvvetten ya da yoldan kazanç sağlayan araçlara basit makine denir.

Basit makineler kuvvetten kazandırdığı oranda yoldan kaybettirir. Yoldan kazandırdığı oranda ise kuvvetten kaybettirir.

Yükün ya da kuvvetin aldığı yollar ise iş \((W=F.x)\) prensibinden bulunur.

Kuvvetin uygulama noktası ile denge noktası arasındaki uzaklığa kuvvet kolu, yükün uygulama noktası ile denge noktası arasındaki uzaklığa yük kolu denir.

Bir basit makine dengedeyken tork prensibi şu şekildedir:

\[\text{Kuvvet.Kuvvet Kolu = Yük.Yük Kolu} \]

Basit makine düzeneğinde kuvvet cisme yol aldırıyorsa iş prensibi geçerlidir. Bu prensip ise şu şekildedir.

\[\text{Kuvvet.Kuvvet Yolu = Yük.Yük Yolu} \]

Hiçbir basit makinede işten kazanç yoktur. Hatta sürtünme gibi nedenlerden dolayı enerji kaybı vardır. İdeal basit makinelerde kayıplar ihmal edilir.

Basit Makinelerde Verim

Basit makinelerde verim, aşağıdaki bağıntı ile bulunur.

\[\text{Verim}=\frac{\text{Alınan Enerji}}{\text{Verilen Enerji}}=\frac{\text{Yükün Kazandığı Enerji}}{\text{Kuvvetin Yaptığı İş}} \]

Kaldıraçlar

Bir destek noktası etrafında dönebilen genellikle çubuk şeklindeki cisimlere kaldıraç denir.

Kaldıracın bir noktasına kuvvet uygulanır, bu kuvvetin tork etkisi ile kesme, bir cismi kaldırma, delme gibi bir iş gerçekleştirilir.
Kaldıraç dengede iken yük ile kuvvet arasındaki ilişki tork prensibinden bulunur.

Desteğin Arada Olduğu Kaldıraçlar

Tork dengesinden; \(F.x = G.y\) dir.
Kuvvet kolu, yük kolundan büyük (x > y) ise kuvvetten kazanç sağlanır ve cisimler ağırlığından daha küçük kuvvetlerle dengede tutulabilir.
Bu tip basit makinelere örnek olarak pense, makas, tahterevalli, kerpeten, manivela ve eşit kollu terazi verilebilir.

Yükün Arada Olduğu Kaldıraçlar

Tork dengesinden; \(F.x = G.y\) dir.
Bu tip kaldıraçlarda kuvvet kolu daima yük kolundan büyüktür. Bu nedenle her zaman kuvvetten kazanç vardır. Yük destek noktasına ne kadar yakın ise kuvvetten kazanç da o kadar fazla olur.
El arabası, fındık kıracağı, kağıt delgi zımbası bu tip kaldıraca örnek olarak verilebilir.

Kuvvetin Arada Olduğu Kaldıraçlar

Tork dengesinden; \(F.x=G.y\) dir.
Bu tip kaldıraçlarda kuvvet kolu daima yük kolundan küçüktür. Bu nedenle her zaman kuvvetten kayıp vardır. Ancak bu tip kaldıraç özelliği taşıyan basit makinelerde amaç kuvvetten kazanç sağlama değil, iş yapma kolaylığı sağlamaktır.
Cımbız ve maşa bu tip kaldıraçlara örnek verilebilir.

Makaralar

Sabit bir eksen etrafında serbestçe dönebilen, silindir biçimli ve çevresinde ipin geçebilmesi için oluk olan basit makinelere makara denir.

Sabit Makaralar

Sabit bir yere tutturulmuş, çevresinden geçen ipe kuvvet uygulandığında yalnızca dönme hareketi yapabilen makaralara sabit makara denir.

Şekilde: \(F.r = G.r\) dir.

Sabit makaralar yük ile birlikte öteleme hareketi yapmaz.

Sabit makaralarda kuvvetten ya da yoldan kazanç yoktur. Kuvvetin yönünü değiştirmek için kullanılırlar.

Hareketli Makaralar

Çevresinden geçen ipe kuvvet uygulandığında dönme hareketinin yanında yük ile birlikte öteleme hareketi yapan makaralara hareketli makara denir.

Şekilde: \(F.2r = G.r\) olduğundan \(F=G/2\) dir.

Ağırlığı önemsiz hareketli makaralarda kuvvetten 2 kat kazanç, yoldan 2 kat kayıp vardır. Diğer bir ifade ile ağırlığı 100N olan bir cismi 5m yüksekliğe çıkarmak için 50N kuvvet uyugulanan iği 10m çekmek gerekir.

Palangalar

Sabit ve hareketli makaralar ile kuvvet kazancını artırmak amacıyla oluşturulmuş araçlara palanga denir.

Resimdeki şekil 1'deki düzenekte makara ağırlıkları önemsiz ise kuvvet ile ağırlık arasındaki ilişki;

\(F=G/5\) olarak bulunur.
Hareketli makaraların ağırlığı hesaba katılırsa bu ilişki;
\(F=(G+G_{makaralar})/5\) şeklindedir.

Şekil ikide ise bu eşitlik \(F=G/5\) tir.

Bir yükü kaldırmak amacıyla ne kadar kuvvet uygulanması gerektiğini bulmak için her bir hareketli makaraya bağlı yukarı yönlü kuvvete neden olan ip sayısına bakılır. Ardından yükün ağırlığı bu sayıya bölünür.

İpteki gerilme her yönde eşittir. İp F kuvveti ile çekiliyorsa ipin her yerinde bu kuvvet F'tir.

(Bu paragrafı değiştirmem gerekebilir.)

Eğik Düzlem

Kuvvet kazancı sağlamak amacıyla kullanılan eğimli düzlemlere eğik düzlem denir.

Genellikle ağır cisimleri belirli bir yüksekliğe çıkarmak için kullanılan eğik düzlemlerde eğim açısı ne kadar küçük ise kuvvetten kazanç o kadar fazladır.

Kuvvet yolu, kuvvete paralel olan x yolu; yük yolu ise yükün yükselme miktarı olan h yoludur. Kuvvetten kazanç oranında yoldan kayıp vardır.

\(F.x = G.h\)

Eğer sistem dengede ise F, G ile düzlemin eğim açısının sinüsünün çarpımına eşittir. \((G.sin a)\)

Questions

Verimi hesaplamak için x'in ağırlığı ile x'in aldığı yolun çarpımı, F ile F'nin aldığı yolun çarpımına bölünür.