Basit Makinalar

EĞİK DÜZLEM

Farklı malzemeler yapılan ve yere belirli bir açı ile yerleştirilen düzeneklerdir Bir eğik düzlem oluşturmak için bir kalasın bir ucunu yere diğer ucunu 10-20 cm yukarıya kaldırmak yeterlidir BU sistem basit bir eğik düzlemi meydana getirir

Eğik düzlem sistemini bir formül ile ifade edecek olursak; yükü P ile, uygulanacak kuvveti F ile sürtünmesiz eğik düzlemin uzunluğunu L ile ve Eğik düzlemin bir yere dayalı olan ucunu h ile ifade ettiğimizde F x L = P x h formülü ortaya çıkacaktır Bu formülü açıklayacak olursak; Uygulanan kuvvet ve eğik düzlemin uzunluğu, P x h kadar iş yaparlar Eğik düzlemde işten kazanç olmaz, kuvvetten kazanç olur

Eğik düzlem sisteminde kuvvetin yüke olan oranı, eğik düzlemin yüksekliğinin eğik düzlemin boyuna olan oranına eşittir Yani

Eğik düzlem üzerindeki yük h kadar yükseldiğinde Ep = P x h kadar potansiyel enerjiye sahip olur Bu durumda kuvvet F x L kadar bir iş yapma durumundadır


Dişli Çarklar ve Çıkrık

Çıkrık

Çıkrıklar, aynı eksen etrafında birlikte dönebilen iki veya daha fazla silindirden meydana gelirler Bu sistemde yük küçük çaplı silindire bağlı iken kuvvet çapı büyük olan silindire etki eder Çıkrıklar, kuyulardan su çekmek, tekstil fabrikalarında tezgahlarda ve eskiden yün eğirmek amacı için sıklıkla kullanılan basit makinelerdir

Çıkrıkların çalışma sisteminde kuvvet ve yük arasındaki ilişkiyi göstermek için kuvvet ile çıkrık kolunun çarpımı, yük ile küçük silindirin yarı çarpımına olan eşitliğinden yararlanılır Yani Çıkrık sisteminde çıkrık kolu, küçük silindirin yarı çapından büyük olduğundan, uygulanan kuvvet yükten daha küçük olur Yani çıkrıklarda kuvvetten kazanç sağlarlar ama işten ve enerjiden kazanç olmaz


Çıkrık koluna uyguladığımız kuvvet, çıkrığın dönmesini sağlar Bu dönme esnasında ip kovanın asılı olduğu küçük silindire dolanır ve yük yukarı doğru çıkar Yukarıdaki formülden de çıkarılabileceği gibi çıkrıkta kuvvetle yükün oranı 1'den küçük olduğundan daha küçük kuvvetlerle büyük yükler kaldırılabilir Çıkrıklarda diğer basit makinelerde olduğu gibi kuvvetten kazanç sağlanırken iş veya enerjiden kazanç sağlanmaz

Dişli Çarklar

Bazı sistemlerde birden daha fazla çıkrığın bir arada kullanılması gerekmektedir Çünkü yük tek çıkrıkla kaldırılamayacak kadar büyük olabilir veya sistem daha rahat çalışır Dişili çarklarda kuvvetten kazanç yanında hareketin yönünün değiştirilmesi gerçekleşmektedir Bu sistemde bir çıkrığa uygulanan kuvvet diğer çıkrığa aktarılır ve dönme sağlanır Bu tip basit makinelere örnek olarak bisikletler, dikiş makineleri, vinçler, saatler, taşıtlar verilebilir




Yukarıdaki örnekte ilk çark saat yönünün tersine doğru döndürülürse ikinci çark saat yönünde dönecektir Bu çarka bağlı olan diğer çark da yine saat yönüne ters istikamette dönecektir Bu şekilde birçok çark birbirine bağlanarak sistemler oluşturulur ve hareketin yönü değiştirilerek daha az kuvvet ile iş yapma imkanı doğar




Bir sistemdeki çarklardan bir tanesini yarıçapı diğer çarkın 5 katı ise yarı çapı büyük olan 1 devir yaparken yarı çapı küçük olan 5 devir yapar Bir çark sisteminde r1 yarıçaplı çarkın devir sayısına n1 denilirse, yarıçapı r2 olanın devir sayısı n2 olacaktır Bunu formülleştirecek olursak şu şekilde olacaktır:

Dişli çarklarla büyük yükleri daha küçük kuvvetler kullanarak kaldırma imkanımız vardır Bu basit makinelerde kuvvette kazanç sağlarken enerji veya işte kazanç sağlamazlar


Kama ve Vida

Uçları üçgen bir şekilde olan ve baltaya benzeyen cisimlere kama denir Bu basit makineler metalden veya tahtadan yapılırlar ve kesicidirler Bir nesne kesilmek istendiğinde kamanın keskin ucu bu noktaya konulur ve üst kısmına sert bir cisimle vurularak basınç oluşturulur böylece nesne kesilir

Vida ise yine metal veya tahtadan yapılan ve bazı cisimleri birbirine tutturmak veya monte etmek amacı için kullanılan basit makinelerdir Vidalar üst kısımlarındaki yarıklara tornavida sokularak döndürülür ve istenilen kısımlara tutturulur Birçok eşyanın ve aracın bir araya getirilmesinde vidalar kullanılır





Enerjinin korunumu ikesine göre; vida başının yaptığı iş, ucunun yaptığı işe eşittir:

Vida 1 tur attığında vida ucu zeminde a kadar yol alacağından;

F x (2πr) = N a



r: Vida başının yarıçapı(kuvvet kolu)
a: Vida adımı (ardışık iki diş arası uzaklık)
N: Zeminin tepki kuvveti