Basit Makinalar ve Makaralar Hakkında Bilgi

Makara nedir? Basit makinalardan makaralar nasıl kullanılır, hesaplanması nasıl yapılır, nasıl bir avantaj sağlar hakkında bilgi.

Makaralar; Makaralar sayesinde bir insan, kendi ağırlığının bir kaç katını kaldırabilir. Döşemedeki bir cismi yukarı kaldırmak için eğilmek rahatsız edici ve uygunsuzdur, ve eğer cisim ağırsa zordur. Cismi yükseltmek için, bir makara üzerinden geçen bir ipe aşağıya doğru asılmak çok daha kolaydır. Burada, adamın kasları en etkili yoldan kullanılmaktadırlar ve ayakta durarak çalışmak, her halde çok daha rahattır.

En basit makara bloku, serbest dönebilecek tarzda merkezinden tavana tesbit edilmiş bulunan bir tekerlekten ibarettir. Tavana tesbit edilmiş olduğu için kendisine sabit makara denir. Tekerlek üzerinden bir ip ya da zincir dolaşır. Yükseltilecek yük ipin bir ucuna bağlanır ve adam öbür uca asılır. Buradaki biricik avantaj duruş vaziyetindedir. Adam ayakta kalabilir. Fakat 25 kilogramlık bir yükü kaldırmak için uygulaması gereken kuvvet yine, en az 25 kilogramdır. Bu makinanın mekanik avantajı (MA) bire eşittir. Yük (direnç) kuvvete eşittir. Pratikte, makara sistemlerinin çoğu, mekanik avantajları birden büyük olacak tarzda dizaynlanmışlardır, ve çok daha ağır yükleri yükseltmeye müsaade ederler. Eğer, bir makara sistemi yardımıyla, 25 kg lık bir kuvvet uygulayan bir adam 50 kg lık bir yükü kaldırabilirse, makara sisteminin mekanik avantajı ikiye eşittir. Eğer sadece 10 kg lık bir kuvvetle 50 kg lık bir yük kaldırılabilirse, mekanik avantaj beştir.

Mekanik avantaj = yük / kuvvet

Bir tek hareketli makara ikiye eşit bir mekanik avantaj verebilir. Bu ipin bir ucu tesbit edilmiştir ve makara ip üzerinde oynaktır. Yük makara blokuna asılıdır ve kuvvet, ipin serbest ucunu yukarıya doğru çekmek için kullanılır. Şimdi yük iki ipe asılı olduğundan, ve her bir ip zorun yarısını aldığından, lüzumlu kuvvet yükün sadece yarısı kadardır. ilk bakışta bu durum, yoktan bir şey elde etmeye imkân veriyor gibi görünür, fakat gerçekte durum öyle değildir. Kuvvet tarafından yapılan iş, hiç bir vakit yük üzerine yapılan işten daha az değildir. İp bir metre yükseldiği vakit, yük sadece elli santimetre yükselir. Zira her iki ipin de kısalması lâzımdır. Bu hareketli makara ile, kuvvet yükten iki defa daha fazla yol gitmektedir. Makaranın hız oranının iki olduğu söylenir.

Hız oranı = Kuvvetin gittiği yol / Yükün gittiği yol

Eğer makaraların ağırlıkları olmasaydı ve yükün yükselmesine karşı gelen sürtünme kuvvetleri olmasaydı, mekanik avantaj ve hız oranı eşit olurlardı. Fakat gerçekte, etkiyen sürtünme kuvvetleri vardır ve makaranın da bir ağırlığı vardır, ve bunları karşılamak üzere de bir ek kuvvet lâzımdır. Bu durum, mekanik avantajı pratikte azaltır, ve onu hız oranından daha küçük yapar.

Burada, basit olsun diye, makaraların ağırlıksız ve sürtünmesiz oldukları kabul edilmiştir.

Genellikle, bir makara sistemi hem sabit hem de hareketli makara bloklarından oluşur, ve çekilen ip o tarzda sarılır ki işçi onu aşağıya doğru çeke bilsin.