Basit makineler 11. sınıf

Question

11. sınıf fizik dersinde basit makineler konusunu işliyoruz ama kaldıraç, makara ve eğik düzlem gibi makinelerde kuvvet kazancını hesaplarken kafam karışıyor. Özellikle formülleri hangi durumda kullanacağımı ve iş yapma mantığını tam olarak oturtamadım.

Answer 1

📐 Basit Makineler

Basit makineler, günlük hayatta iş yapmamızı kolaylaştıran, tek bir parçadan oluşan veya çok az parça içeren araçlardır. Bu makineler, kuvvetten kazanç, yoldan kayıp veya iş kolaylığı sağlarlar. Ancak unutulmamalıdır ki, hiçbir basit makine işten veya enerjiden kazanç sağlamaz. Sadece kuvveti veya hareketi dönüştürürler. 🎯

⚙️ Basit Makinelerin Genel Özellikleri

• ✅ Kuvvetin yönünü, büyüklüğünü veya uygulama noktasını değiştirebilirler.
• ✅ Enerjiyi bir türden başka bir türe dönüştürmezler (sadece aktarırlar).
• ✅ İş veya enerjiden kazanç sağlamazlar. Sürtünmeler ihmal edilirse, yapılan iş daima alınan işe eşittir.
• ✅ Kuvvet kazancı sağlarken, aynı oranda yoldan kayıp yaşanır.

🧮 Basit Makinelerde Temel Formüller

Bir basit makinede iki önemli kavram vardır:

Kuvvet Kazancı (KK): Yükün, uygulanan kuvvete oranıdır.

\( KK = \frac{Yük}{Kuvvet} = \frac{G}{F} \)

Verim: Alınan işin, yapılan işe oranının yüzdesidir. Sürtünmeler ne kadar azsa verim o kadar yüksektir.

\( Verim = \frac{Alınan \ İş}{Yapılan \ İş} \times 100\% = \frac{W_{alınan}}{W_{yapılan}} \times 100\% \)

Sürtünmeler ihmal edilirse verim %100 olur.

🔧 Basit Makine Çeşitleri

1. Kaldıraçlar 🛠️

Bir destek etrafında dönebilen sağlam çubuklardır. Üç çeşidi vardır:

• 👉 Tek Taraflı Kaldıraç (1. Tür): Destek uçlar arasındadır. (Makas, pense, tahterevalli)
• 👉 Çift Taraflı Kaldıraç (2. Tür): Yük, destek ile kuvvet arasındadır. (Ceviz kıracağı, el arabası)
• 👉 Çift Taraflı Kaldıraç (3. Tür): Kuvvet, destek ile yük arasındadır. Bu türde kuvvet kazancı yoktur, sadece yoldan kazanç vardır. (Cımbız, maşa, kürek)

Kaldıraç denge kuralı: \( Kuvvet \times Kuvvet Kolu = Yük \times Yük Kolu \)

2. Makaralar 🎡

• 👉 Sabit Makara: Sadece kuvvetin yönünü değiştirir. Kuvvet kazancı yoktur (KK=1). Kuvvet = Yük
• 👉 Hareketli Makara: Kuvvetten kazanç sağlar. Kuvvet = Yük / 2'dir. Yükü kaldırmak için kuvvetin uygulandığı ip, yükün hareket ettiği mesafenin 2 katı kadar çekilmelidir.

3. Eğik Düzlem 📐

Yükü, daha az kuvvetle belirli bir yüksekliğe çıkarmak için kullanılan eğimli yüzeylerdir.

\( F \times l = G \times h \)

Burada; F: Kuvvet, G: Yük, l: Eğik düzlemin boyu, h: Yüksekliğidir. Eğik düzlem ne kadar uzunsa, gereken kuvvet o kadar azalır.

4. Çıkrık 🔄

Yükü, daha az kuvvetle kaldırmak için kullanılan, dönme eksenleri aynı, yarıçapları farklı silindirlerden oluşan bir sistemdir.

\( F \times R = G \times r \)

Burada; R: Kolun yarıçapı, r: Silindirin yarıçapıdır. Kol uzadıkça kuvvetten kazanç artar.

5. Dişliler ⚙️

Birbirine temas eden, dönme hareketini ve kuvveti aktaran, üzerinde dişler bulunan tekerleklerdir. Dişli sayısı veya yarıçapı ile dönme yönü ve hızı değiştirilebilir.

6. Vida 🔩

Dönme hareketini, öteleme hareketine çeviren bir eğik düzlem uygulamasıdır. Vida bir tur döndüğünde, vida adımı (a) kadar ilerler. Vida ne kadar sıkıysa, kuvvetten kazanç o kadar fazladır.

💡 Önemli Uyarılar

• 📌 Basit makineler işi asla azaltmaz, sadece kolaylaştırır.
• 📌 Kuvvetten kazanç varsa, mutlaka aynı oranda yoldan kayıp vardır.
• 📌 Sürtünme her zaman vardır ve bu da verimi %100'ün altına düşürür.