Basit Makineler Konu Anlatımı

0

Basit makinelerin nasıl işlediğini anlayabilmek için gerekli temel bilgiler. Kaldıraç nedir, insan vücudunda ki kaldıraçlar ve kaldıraç çeşitleri, makara ve dişili hakkında temel bilgiler

Basit Makineler Konu Anlatımı

Gerek günlük hayatımızda, gerekse endüstri, tarım alanlarında sürekli olarak iş yaparız. Bu demektir ki bir kuvvet harcarız, bir şeye kuvvet uygularız, bunun sonunda da birtakım hareketler elde ederiz. Bildiğimiz gibi fizikte iş dediğimiz zaman kuvvetle yolun çarpımı anlaşılır. Buna göre, “Biz sürekli olarak iş yaparız” diyebiliriz.

Advertisement

Kimi durumlarda kuvveti doğrudan doğruya uygularız. Diyelim yere düşen bir kalemi alacağız. Bunun için elimizi uzatırız, kalemi kaldırıveririz.

Çünkü kalemin ağırlığı çok küçüktür; insan kolunun kuvveti onu kaldırmaya yeter de artar bile. Kalem yerine ağır bir taşı kaldırmak istesek, durum biraz değişir. Belli bir ağırlığa kadar, taşı da tutarız, biraz zorlansak da kaldırırız. Daha olmazsa iki elimizi kullanırız. Gelgelelim öyle taşlar, kayalar vardır ki ne kadar uğraşırsak uğraşalım kaldıramayız, yerlerinden bile oynatamayız. İşte o zaman birtakım araçlar kullanmak zorunda kalırız. Bu araçlara, genel olarak, basit makineler denir.

Basit makinelerin çok çeşidi vardır. Yalnız, hepsinin ortak özelliği ona bir kuvvet uygulanması, makinenin de bu kuvvetin şiddetini, ya da yönünü değiştirerek iş yapmasıdır. Daha yaygın olan türleri, küçük kuvvetle, büyük kuvvetlere iş yaptıran türleridir. Bu gibi makineler işlerimizi daha da kolaylaştırır.

KALDIRAÇ NEDİR?

Basit makinelerde, yukarıda anlatılanlardan anlaşılacağı gibi iki büyüklük vardır:

Advertisement

• Verilen iş = Hareket veren kuvvet X Hareket veren kuvvetin yolu.

• Alınan iş = Karşı koyan (direngen) kuvvet x Direngen kuvvetin yolu.

Enerjinin sakınımı ilkesine göre bu iki iş birbirine eşittir. Ancak amacımız büyük bir kuvveti ondan daha küçük bir kuvvetle karşılamaktır. Basit makineler, genellikle işte bunu sağlarlar.

Şimdi gene taş örneğine dönelim. Kendi gücümüzle kaldıramayacağımız taşın altına sağlam bir sırık sokup, sırığı başka bir taşa dayarsak, taşı yerinden oynatabiliriz. Kullandığımız düzen aslında basit bir makinedir. Buna kaldıraç denir.

Kaldıraç, genel olarak, şöyle tanımlanır: Bir dayanma noktası çevresinde dönebilen bir çubuk alalım, bunun bir noktasına yükümüzü koyalım, başka bir noktasından da kuvvet uygulayalım. İşte bu düzen kaldıraçtır.

İnsan Vücudundaki Kaldıraçlar

Advertisement

Kaldıraç da basit bir makine olduğuna göre, yukarıdaki eşitliğe dayanarak iş görür. Yük kolu ile yük’ün çarpımı uygulanan kuvvet’le kuvvet kolu’nun çarpımına eşittir. Destekle yük arasındaki uzunluğa yük kolu, destekle kuvvetin uygulama noktası arasındaki uzaklığa da kuvvet kolu denir. Yukarıdaki eşitlik de kaldıraç yasası adını alır. Kaldıracın yararlı olabilmesi için uygulanan kuvvetin yükten küçük olması istenir. Bu da ancak kuvvet kolunun yük kolundan büyük olmasıyla sağlanabilir. Demek ki oynatmak istediğimiz taşın altına sopayı soktuktan sonra desteği yüke yakın koymamız gerekir.

KALDIRAÇ ÇEŞİTLERİ

Üç çeşit kaldıraç vardır:

• Birinci çeşit kaldıraçlar da destek, yük ile kuvvetin uygulama noktası arasındadır. Yukarıda sözü edilen sopa bu çeşit bir kaldıraç sağlar. Terazi, makas, biraz sonra göreceğimiz makara donanımları hep birinci çeşit kaldıraç örnekleri arasında sayılabilir.

• İkinci çeşit kaldıraçlar da ise yük ortadadır. Bu tür kaldıracın en belirgin örneği el arabası’dır. Ceviz kıracağı da bu tür bir kaldıraçtır.

• Üçüncü kaldıraç türünde kuvvetin uygulama noktası ortada yer alır. Bu kaldıraç için kantar örnek olabilmektedir.

SÜRTÜNME KUVVETİ NEDİR?

Yükleri, ağır cisimleri kaldırmak için bize kolaylık sağlayan başka donanımlardan biri makara’lardır. Makaraların yararlarını iyice anlamak için, daha önce sürtünme denen olayı incelememiz gerekir. Sürtünme kuvveti, adından da anlaşılacağı gibi, iki cismin birbirine sürtülmesi sırasında sürtme hareketine engel olan kuvvete verilen addır. İki cismi birbirine sürtünce bir kuvvet doğar, işte bu kuvvete sürtünme kuvveti denir. Yönü sürtme işini gerçekleştiren kuvvetin yönüne terstir. Kitabımızı masa üzerinde herhangi bir yönde kaydırsak, sürtünme kuvveti gene doğar, kitabın hareketini güçleştirir.

•Sürtünme kuvvetinin şiddeti sürtünen cisimlerin yüzeylerinin düzgün ya da pürüzlü olmasına göre değişir. Pürüzlü yüzeyler arasındaki sürtünme kuvveti daha büyüktür. Demek ki yüzeyleri düzgün hale getirirsek, parlatırsak, cilalarsak, gitgide, sürtünme kuvvetini küçültürüz. Yalnız, ne yaparsak yapalım, sürtünme kuvvetini sıfıra indirmek, yok etmek olanaksızdır.

Endüstri alanında sürtünme gerek basit makinelerde, gerekse karışık makinelerde bir sorun olarak karşımıza çıkar. Sürtünme kuvvetini genellikle istemeyiz. Yok edemeyeceğimize göre, küçültmenin yollarını ararız.

Bunun için, kimi durumda sürtünen yüzeyler iyice parlatılır; kimi vakit de, sürtünen cisimlerin biçimi değiştirilerek sürtünme azaltılır. Bir örnek verelim:

Bir sandığı yerde sürüklemeye kalksak epeyce büyük bir kuvvet harcamamız gerekir; aynı sandığı tekerlekli bir arabanın üzerine koyup çeksek, bu işi daha küçük bir kuvvetle başarabiliriz. Demek ki kayma sürtünmesi yerine yuvarlanma sürtünmesi koyarsak, isteğimizi belli bir oranda elde edebiliyoruz.

Sürtünen cisimlerin arasına sıvı halinde yağ konulduğu da olur. Yağ sürtünen cisimlerin arasına girip çok ince bir tabaka oluşturur. Böylece, sürtünme önemli bir oranda azaltılmış olur. Sürtünme kuvvetinin yağla küçültülmesi endüstride çok sık başvurulan bir yoldur.

Advertisement

MAKARA DONANIMLARI

İşte makara donanımları da sürtünme kuvvetini azaltan, bu yolla yükleri kolayca kaldırmamızı sağlayan donanımlardır. En basit makara donanımında tek bir makara vardır. Tek makara da iki türlü kullanılır.

1 — Makara bir yere bağlanır. O zaman yükü kaldırmak için uygulamamız gereken kuvvet yüke eşittir.

2 — İpin ucu bir yere bağlanır, makara hareketlidir. Bu donanımda yükü yarısına eşit bir kuvvetle yukarı kaldırabiliriz.

Bir donanımda iki ya da daha çok sayıda makara varsa bu donanıma palanga adı verilir. Palanga donanımında kaç tane ip varsa yük okadar az kuvvetle kaldırılır. Örneğin, 4 ipli bir palangada 40 kg. lık bir yükü 40/4=10 kg’lık bir kuvvetle kaldırabiliriz. Yük ağırlaştıkça ip sayısını artırarak kaldırma kuvvetini küçültmek her zaman elimizdedir. Çok büyük ağırlıkları kaldırmak için kullanılan elektrikli vinç’lerde bile palanga donanımı bulunur. Böylece, vince düşen kaldırma kuvveti belli bir oranda küçültülür.

DİŞLİ NEDİR?

Kimi işlerde, bir yükü kaldırmak yerine bir dönme hareketini başka bir yere iletmek istenir. Bisiklet buna güzel bir örnektir: Ayaklarımızla bisikletin pedalını çeviririz; pedalın bağlı olduğu dişli de, döner. Dişlinin bu dönme hareketini bisikletin tekerleklerine iletmezsek bisiklet hareket etmez. Bunu sağlamak için bisikletin tekerleğinin ortasına da ikinci bir dişli koyarız, iki dişliyi de bir zincirle birleştiririz. Pedala bağlı dişlinin hareketini zincir tekerleğe iletir.

Başka makinelerde aradaki zincirin de kaldırıldığı da olur. O zaman, iki dişli doğrudan doğruya birbirini döndürür.

Dişliler, en çok, makinelerde dönme hareketini bir parçadan başka bir parçaya iletmek amacıyla kullanılır. Çapları değişik olursa dönme hızları da, dolayısıyla dönme sayıları da farklı olur. Değişik biçimlerdeki dişlilerin makine yapımında çok geniş bir kullanılma alanı vardır. Dişli bulunmasaydı, makine yapımı da mümkün olmazdı dense yeridir.

EĞİK DÜZLEM

Bir kamyona otomobil lastiklerini yüklemek istediğimizi düşünelim. Bunları teker teker kaldırıp koymak da akla gelen çözüm yollarından biridir. Ama, bunun yerine, sağlam bir tahtayı kamyonun arkasına dayayıp yere uzatırsak, lastikleri bu eğik duran tahta üzerinde yukarı doğru daha kolay yuvarlarız. Bu sırada bir iş yapmış oluruz. Bu işin değeri lastiğin ağırlığı ile onu çıkardığımız yüksekliğin (kamyonun yüksekliğinin) çarpımına eşittir. Bu işi ikinci bir yoldan, kullandığımız kuvvetle tahtanın boyunu çarparak da bulabiliriz. O zaman şöyle bir formül elde ederiz:

Kuvvet = Yük x (Yükseklik / Yol)

Burada yol lastiğin yerden kamyonun üzerine kadar aldığı yol, yani dayadığımız tahtanın uzunluğudur. Demek ki tahtayı ne kadar uzun tutarsak, dolayısıyla eğik düzlemin eğimini ne kadar küçültürsek, bu yol o kadar büyüyecek, bizim harcadığımız kuvvet de o kadar küçülecektir.

BASINÇ NEDİR?

Basınç da bir kuvvettir. Birim yüzeye dik olarak uygulanan kuvvete basınç denir. 10 cm2‘lik bir yüzey alalım, bu yüzeye toplam olarak 250 gramlık bir kuvvet uygulayalım. Bu yüzeye uygulanan basıncı bulmak için kuvveti alana böleriz:

Advertisement

Basınç = Kuvvet / Alan = 250 / 10 = 25 gr/cm2

Demek ki aldığımız yüzey 25 gr/cm2 lik bir basınç altındadır.

Yerine göre, bir yüzeye gelen basıncın kimi vakit büyük olmasını isteriz, kimi vakit de küçük olmasım. Büyük olmasını istersek yüzeyi küçültürüz,


Leave A Reply