Sevgili öğrenciler, basit makineler günlük hayatımızı kolaylaştıran harika araçlardır. Ancak bu kolaylığı sağlarken bazı temel fizik kurallarına uyarlar. Şimdi, basit makinelerle ilgili verilen ifadeleri tek tek inceleyelim ve hangisinin yanlış olduğunu bulalım.
A) Basit makineler işten kazanç sağlamaz, sadece iş yapma kolaylığı sağlar.
Bu ifade doğrudur. Fizikte iş, uygulanan kuvvet ile kuvvetin uygulandığı doğrultudaki yer değiştirmenin çarpımıdır ($W = F \times d$). Basit makineler, uyguladığımız kuvvetin büyüklüğünü veya yönünü değiştirerek iş yapmayı kolaylaştırır. Örneğin, ağır bir yükü kaldırmak için daha az kuvvet uygulamamızı sağlayabilirler (kuvvetten kazanç), ancak bu durumda kuvveti daha uzun bir yol boyunca uygulamamız gerekir. Yani, makineye verdiğimiz iş (giriş işi) ile makineden aldığımız iş (çıkış işi) ideal durumda eşit, gerçek durumda ise sürtünme nedeniyle çıkış işi giriş işinden azdır. Hiçbir basit makine, harcadığımızdan daha fazla iş üretemez.
B) Bir basit makine kuvvetten kazanç sağlıyorsa yoldan kayıp yaşanır.
Bu ifade de doğrudur. Enerjinin korunumu ilkesine göre, basit makineye verdiğimiz enerji (iş) ile makineden aldığımız enerji (iş) arasında bir denge olmalıdır. Eğer bir makine, uyguladığımız kuvveti artırarak (kuvvetten kazanç sağlayarak) bir yükü kaldırmamızı sağlıyorsa, bu kazancın bir bedeli vardır: kuvveti daha uzun bir yol boyunca uygulamak zorundayız. Yani, $F_{giriş} \times d_{giriş} = F_{çıkış} \times d_{çıkış}$ denklemini düşünürsek, eğer $F_{çıkış} > F_{giriş}$ ise, o zaman $d_{giriş}$ mutlaka $d_{çıkış}$'ten büyük olmalıdır. Bu duruma "yoldan kayıp" denir. Tam tersi de geçerlidir; yoldan kazanç varsa, kuvvetten kayıp vardır.
C) Basit makinelerde enerji korunumu ilkesi geçerlidir.
Bu ifade de doğrudur. Enerjinin korunumu ilkesi, evrendeki toplam enerjinin sabit olduğunu, enerjinin yoktan var edilemeyeceğini veya yok edilemeyeceğini, sadece bir biçimden başka bir biçime dönüşebileceğini söyler. Basit makinelerde de bu ilke geçerlidir. Biz makineye bir enerji (iş) veririz, makine bu enerjinin bir kısmını yüke aktarır (faydalı iş) ve bir kısmını da sürtünme gibi etkenlerle ısı enerjisine dönüştürür. Ancak toplam giriş enerjisi, toplam çıkış enerjisine (faydalı iş + kayıp enerji) her zaman eşittir. Hiçbir basit makine enerji üretemez.
D) Sürtünmesiz ortamlarda basit makinelerin verimi %$100$'den fazla olabilir.
İşte bu ifade yanlıştır! Bir makinenin verimi, makineden alınan faydalı işin, makineye verilen toplam işe oranıdır: $\eta = \frac{\text{Faydalı Çıkış İşi}}{\text{Toplam Giriş İşi}} \times 100\%$. Enerjinin korunumu ilkesi gereği, bir makineden alınan faydalı iş, makineye verilen toplam işten asla daha fazla olamaz. En iyi ihtimalle, sürtünmesiz ideal bir ortamda, alınan iş verilen işe eşit olur ve bu durumda verim %$100$ olur. %$100$'den daha yüksek bir verim, makinenin enerji ürettiği anlamına gelir ki bu, fizik yasalarına aykırıdır. Bu nedenle, hiçbir basit makinenin verimi %$100$'den fazla olamaz.
Cevap D seçeneğidir.
