8. SINIF BASİT MAKİNELER
8. Sınıf fen bilgisi dersi. Basit makineler konusu. Kaldıraçlar, sabit ve hareketli makaralar. Konu anlatımı.
Bir kuvvetin büyüklüğünü veya yönünü değiştirmeye yarayan düzeneklere basit makine adı verilir.
Basit makineler kullanılarak kuvvetin yönü ve büyüklüğü değiştirilebilir. Aşağı yönlü uyguladığımız bir kuvveti basit makine yardımıyla yukarı doğru yöneltebiliriz. Örneğin bir makaraya bir ip saralım. İpin ucuna bir kova bağlayalım. İpi makaradan geçirip aşağı doğru çekersek kova yukarı doğru çıkacaktır. Bu şekilde çok yüksek bir yere çıkmadan bir yükü istediğimiz noktaya çıkarmış oluyoruz. Eğer hareketli bir makara sistemi kullanırsak bu kez daha az bir kuvvet uygulayarak yükü yukarıya çıkarmış oluruz. Basit makinelerle kuvvetten kazanç ve iş kolaylığı sağlayabiliriz.
1. Kaldıraçlar
Bir destek ve bu desteğin bağlı olduğu noktadan hareket edebilen bir çubuktan meydana gelen düzeneklere kaldıraç denir.
Kaldıraçlar desteğin yerine göre üç farklı biçimde incelenirler.
A) Destek Ortada İse
Bu tip basit makinelerde yükün bulunduğu kısma yük kolu, kuvvetin bulunduğu kısma kuvvet kolu denir.
Bu tip makinede kuvvet kazancı olabilir. Eğer x uzunluğu y uzunluğundan büyük ise kuvvetten kazanç aksi durumda kuvvetten kayıp vardır. Eğer x ve y uzunlukları eşit olursa kuvvetten bir kazanç veya kayıp oluşmaz. Kuvvet ve kol ilişkisi;
F.x = P.y bağıntısıyla bulunur. Böylece çubuğun başında bulunan cismin kaç N’luk bir kuvvetle dengede kalabileceği bulunabilir.
Örnek:
Bir kaldıraçta yükün desteğe uzaklığı 1,5 metre ve ağırlığı 30 N’dur. Bu yükü 9 N’luk bir kuvvetle dengede tutmak için yükün bulunduğu taraftaki kol uzunluğu kaç m olmalıdır.
Çözüm:
Kaldıraçlarda temel bağıntı;
Kuvvet x Kuvvet Yolu = Yük x Yük Yolu şeklinde verilir. Bu bağıntı kısaca;
F.x = P.y şeklinde verilir.
Uygulanacak kuvvet 9 N, Yükün ağırlığı 30 newton ve yükün bulunduğu kolun y uzunluğu 1.5 m ise;
9.x = 30 . 1,5
9x = 45
x = 5 m bulunur.
Yani kuvvet desteğe 5 m uzaklıktan uygulanırsa yükü dengede tutar.
Tahterevalli, pense, makas, kerpeten bu tip kaldıraçlara örnek verilebilir.
B) Yük Ortada İse
Bu kaldıraç tipinde kuvvetin desteğe uzaklığı her durumda yükün desteğe uzaklığından fazla olacağından kuvvetten kazanç vardır.
Bu tür kaldıraçta da kuvvet ve yük ilişkisi;
F.x = P.y bağıntısı ile verilir.
El arabası ve ceviz kıracağı yükün ortada olduğu kaldıraç çeşitleridir.
C) Kuvvet Ortada İse
Bu kaldıraçta kuvvetin desteğe uzaklığı daima yükün desteğe uzaklığından azdır. Bu kaldıraç çeşidinde kuvvetten kayıp, yoldan kazanç vardır.
Cımbız ve maşa kuvvetin ortada olduğu kaldıraçlara örnek verilebilir.
2. Makaralar
Makaralar, sabit ve hareketli makaralar olmak üzere ikiye ayrılır.
A) Sabit Makaralar
Bu tip makara sisteminde makara bir yere sabitlenmiştir ve dönebilmektedir. Makaranın üzerinden bir ip geçirilir, ipin bir ucuna yük bağlanır diğer ucundan kuvvet uygulanır. Bu makaralar kuvvetin yönünü değiştirir.
Aynı ipin her yerinde aynı gerilme kuvveti oluşur. Cisim dengede iken uygulanan kuvvet ve ip gerilmesi yükün ağırlığına eşittir. Kuvvetten ve yoldan kazanç olmaz
Yukarıdaki şekilde yer alan sistem dengede iken;
F = T = F’ = P dir.
B)Hareketli Makaralar
Hareketli makaralarda yük makaranın merkezine bağlanır. Makaranın etrafından bir ip geçirilir ve ipin bir ucu sabitlenip diğer ucundan kuvvet uygulanır. Bu makarada kuvvetten kazanç vardır.
Şekildeki hareketli makara sisteminde T1 ip gerilmesi P yükünün ağırlığına eşittir, T1 = P
Aynı ipin her yerinde aynı gerilme kuvveti oluşur. Dolayısıyla T2 = T3 dür.
T1 ipinin oluşturduğu kuvveti T2 ve T3 ipleri dengelemektedir. T2 = T3 olduğundan T2 + T3 = 2T2 dir.
Bu durumda T1 ipi için denge bağıntısı;
T1 = 2T2 olur.
T1 ip gerilmesi P cisminin ağırlığına eşittir. T1 = P dir.
Bu durumda denge bağıntısı;
P = 2T2 olur.
F kuvveti T2 ip gerilmesine eşit olacaktır. Bu durumda denge bağıntısını;
P = 2F şeklinde yazabiliriz.
Buna göre hareketli makara sisteminde P yükünü dengede tutan kuvvet P/2 kadardır. Kuvvetten iki kat kazanç sağlanmıştır.
Örnek:
Şekildeki hareketli makara sisteminde P yükünün ağırlığı 60 Newton olduğuna göre T1, T2 ve T3 kuvvetleri ile F kuvvetinin büyüklüğünü bulunuz.
Çözüm:
T1 ip gerilmesi P cisminin ağırlığına eşittir.
T1 = 60 Newton
T2 ve T3 kuvvetleri T1 ipinin meydana getirdiği kuvveti paylaşmaktadır.
T2 = 30 N
T3 = 30 N
F kuvveti T2 ip gerilmesine eşittir.
F = 30 N
Eğik Düzlem, Çıkrık ve Palangalar Konusu
SANATSAL BİLGİ
17/06/2017