Basit makineler 11. sınıf Test 1

Bir işçi, 1200 N ağırlığındaki yükü 3 metre yüksekliğe çıkarmak için eğik düzlem kullanıyor. Eğik düzlemin uzunluğu 12 metre olduğuna göre, işçinin uyguladığı kuvvet kaç Newton'dur? (Sürtünmeler önemsizdir)

A) 200
B) 300
C) 400
D) 500

Merhaba sevgili öğrenciler! Bu soruda, basit makinelerden biri olan eğik düzlemin çalışma prensibini kullanarak bir kuvvet hesaplaması yapacağız. Eğik düzlemler, ağır yükleri daha az kuvvetle kaldırmamızı sağlayan harika araçlardır. Haydi, adım adım bu problemi çözelim!

• 1. Adım: Soruyu Anlayalım ve Verilenleri Belirleyelim

  Öncelikle soruyu dikkatlice okuyarak bize hangi bilgilerin verildiğini ve bizden ne istendiğini netleştirelim:

  • Yükün ağırlığı ($G$): $1200$ N (Bu, yükü doğrudan kaldırmak için gereken kuvvettir.)
  • Yükseklik ($h$): $3$ m (Yükün çıkarılması gereken dikey mesafedir.)
  • Eğik düzlemin uzunluğu ($L$): $12$ m (İşçinin yükü ittiği mesafedir.)
  • Sürtünmeler önemsizdir: Bu, sistemin ideal olduğunu ve enerji kaybı olmadığını gösterir.
  • İstenen: İşçinin uyguladığı kuvvet ($F$) kaç Newton'dur?
• 2. Adım: Eğik Düzlem Prensibini Hatırlayalım

  Eğik düzlemler, kuvvetten kazanç sağlayan basit makinelerdir. Sürtünmeler önemsiz olduğunda, yapılan işten kazanç veya kayıp olmaz. Yani, yükü doğrudan yukarı kaldırmak için yapılan iş ile eğik düzlem boyunca iterek yapılan iş birbirine eşittir.

  İş formülü: İş = Kuvvet $\times$ Yol ($W = F \times d$)

• 3. Adım: İş Eşitliğini Kuralım

  Şimdi, iki farklı şekilde yapılan işi birbirine eşitleyelim:

  • Yükü doğrudan kaldırmak için yapılan iş ($W_{doğru}$): Bu durumda kuvvet yükün ağırlığı ($G$), yol ise yükseklik ($h$) olur. Yani, $W_{doğru} = G \times h$.
  • Eğik düzlem boyunca iterek yapılan iş ($W_{eğik}$): Bu durumda kuvvet işçinin uyguladığı kuvvet ($F$), yol ise eğik düzlemin uzunluğu ($L$) olur. Yani, $W_{eğik} = F \times L$.

  İşler eşit olduğu için: $G \times h = F \times L$

• 4. Adım: Formülü Düzenleyelim ve Hesaplamayı Yapalım

  Bizden uygulanan kuvvet ($F$) istendiği için formülü $F$ için düzenleyelim:

  $F = \frac{G \times h}{L}$

  Şimdi verilen değerleri yerine koyalım:

  • $G = 1200$ N
  • $h = 3$ m
  • $L = 12$ m

  $F = \frac{1200 \text{ N} \times 3 \text{ m}}{12 \text{ m}}$

  $F = \frac{3600}{12}$

  $F = 300$ N

Buna göre, işçinin uyguladığı kuvvet $300$ Newton'dur.

Cevap B seçeneğidir.