Günlük hayatımızdaki işlerimizi daha kolay yapabilmek için bazı araçlar kullanırız.İşlerimizi kolaylaştıran bu aletlere basit makineler denir.Basit makinelerle kuvvetin büyüklüğünü ya da kuvvetin yönünü değiştirebiliruygulama noktasını kaydırarak işlerimizi kolaylaştırırız.
Basit makineler bize işten kazandırmaz.Yani iş kazancı olmaz.Basit makinelerde kuvvetin yaptığı iş yükünkazandığı enerji kadardır.
Basit makinelerde kuvvetten ya da yoldan kazanç sağlanır.Bir basit makinede işten kazanç sağlanmadığı içinaynı anda hem kuvvetten hem de yoldan kazanç sağlanamaz.
Basit makinede kuvvet kazancı
Basit makinelerde verimi % 100 kabul ettiğimiz durumlarda kuvvetten kazanç sağlarsak yoldan kaybederiz yoldan kazanç sağlarsak kuvvetten kaybederiz.
Basit Makine Çeşitleri
KALDIRAÇLAR
Sabit bir nokta(destek noktası) etrafında dönebilen sistemlere kaldıraç denir. Kaldıracın etrafında döndüğü noktaya destek denir.Kuvvetin destek noktasına olan uzaklığına kuvvet kolu yük ile destek arasındaki uzaklığayük kolu denir. Bir kaldıraçta kuvvet kolu yük kolundan ne kadar uzun olursa bu kaldıraçla kaldırılabilecek yük de o kadar büyük olur. Dengede olan bir kaldıraçta kuvvetle kuvvet kolunun çarpımı yükle yük kolunun çarpımına eşittir.
Kuvvet x
Kuvvet kolu =
Yük x Yük kolu
F . x = P . y
Kaldıraçlar destek noktasının kuvvet ve yükün bulunduğu yere göre çift ve tek taraflı kaldıraç olmak üzere iki gruba ayrılır.
1. Çift Taraflı Kaldıraç
Kuvvetin yönünü değiştirir kuvvetten kazanç sağlar.
F : Kuvvet P : Yük
x : Kuvvet kolu y : Yük kolu
Yük Kolu: Yükün desteğe uzaklığıdır
Kuvvet Kolu: Kuvvetin desteğe uzaklığıdır.
Eşit kollu terazi makas tahteravallikerpeten ve pense gibi aletler günlük hayatta kullandığımız çift taraflı kaldıraçlara örnek verilebilir.
2. Tek Taraflı Kaldıraç
Desteğin uçta olduğu kaldıraçlardır. Tek taraflı kaldıraçlar iki çeşittir.
1. Desteğin uçta yükün ortada olduğu kaldıraçlar:
Bu tür kaldıraçlarda kuvvetten kazanç yoldan kayıp vardır.
El arabası fındık kıracağı gazoz açacağı insan çenesi desteğin uçta yükün ortada olduğu kaldıraçlara örnek olarak verilebilir.
2. Desteğin uçta kuvvetin ortada olduğu kaldıraçlar:
Bu tür kaldıraçlarda yoldan kazanç kuvvetten kayıp vardır. Cımbız maşa iş makinelerinin pistonla çalışan kolları ön kollarımız kuvvetin ortada yük ve desteğin uçlarda olduğu kaldıraçlara örnek verilebilir.
Kaldıraçlarda kuvvet kazancı
Kaldıraçlar üzerine yaptığı çalışmalarla tanınan Arşimet milattan önce 287 – 311 yılları arasında yaşamıştır. Arşimet’in kaldıracın önemi üzerine öğrencilerine ders anlatırken “Bana bir dayanak noktası verin Dünya’yı yerinden oynatayım” dediği söylenmektedir.
Örnek:
Aşağıdaki şekilde görülen kaldıraçta F kuvvetinin kaç N olacağını hesaplayınız.
Çözüm:
Kuvvet x Kuvvet kolu = Yük x Yük kolu eşitliğinden
F . 10 = 50 . 6 10 F = 300 F = 30 N bulunur.
MAKARALAR
Basit makinelerden birisi de makaralardır. Sabit bir eksen etrafında dönen ve çevresinde ip geçebilmesi için bir oluk bulunancisimlerdir.İpin bir ucuna yük asılır diğer ucuna kuvvet uygulanır.Bayrak direklerindevinç halatlarında inşaat asansörlerinde makaralardan yararlanılır.
Sabit makaralar ve hareketli makaralar olmak üzere iki çeşit makara vardır.
1. SABİT MAKARALAR
Çevresinden geçen ip çekildiğinde sadece dönme hareketi yapan makaralardır.Sabit makaralar bir yere sabitlenerek kullanılır.
Sabit makaralarda uygulanan kuvvet yükün ağırlığına eşittir.
Sabit makaralar kuvvetin yönünü değiştirir.Kuvvetten veya yoldan kazanç sağlamaz. Kuvvet veya yolkaybına yol açmaz.
2. HAREKETLİ MAKARALAR
Hem dönebilen hem de yükselip alçalabilen yükle beraber hareket eden makaralardır. Hareketli makara biryükü ağırlığından küçük bir kuvvetle taşımakta kullanılır.Bu tip makaralarda kuvvet yükün yarısına eşittir.Makara ağırlığını ve sürtünmeleri önemsiz saydığımızda yük ile kuvvet ilişkisi
Bu tip makaralarda kuvvet yükün yarısına eşittir. Örneğin 100N’luk yük 50N’luk kuvvetle dengelenir.
Hareketli makaralarda kuvvetten kazanç sağlanırken aynı oranda yoldan kayıp olur.Örneğin makarayı 2 m yükseltebilmek için ipin 4 m çekilmesi gerekir.
PALANGALAR
EĞİK DÜZLEM
Ağır yükleri yolu uzatarak küçük kuvvetlerle yukarı taşımak için kullanılan basit makinelrdir.
Örnek:
20 N luk bir yükü 3 m yüksekliğe taşımak için 4 m uzunluğunda bir eğik düzlem kullanılıyor.Yükü taşıyankuvvetin büyüklüğü kaç N olur?
Çözüm:
Eğik düzlemde yük ile kuvvet arasındaki bağıntı F . L = P . h olduğundan
F . 4 = 20 . 3
4F = 60
F = 15 N olur.
