Kaldıraçlar Hakkında Bilgi

Kaldıraç nedir? Kaldıraç cinsleri nelerdir? Kaldıraçların çalışma prensibi, destek, kuvvet, direnç ilişkisi hakkında bilgi.

Kaldıraçlar, enerjinin en istifadeli şekilde kullanılmasına imkan veren aygıtlar olan, basit makinelerin, en önemli gruplarından birini teşkil ederler. En basit şekliyle, bir kaldıraç, sabit bir nokta etrafında serbestçe döndürülebilen rijit bir çubuktur ve böyle basit bir makinenin yapabileceği iş dikkate değerdir. Mesela uygun şartlar altında, bir adam tek başına olarak otomobili kaldırabilir, ki böyle makine olmasaydı, bu iş tamamen imkansız olurdu.

Kaldıraçları irdelerken üç telin izah edilmiş olması gereklidir. Kaldırılan ya da hareket ettirilen yüke direnç adı verilir. Hareket ettirmek için kullanılan gayrete kuvvet adı verilir; bunların her ikisi de kilogram ağırlık olarak ölçülebilir. Mekanik avantaj, direncin kuvvete oranıdır. Bunu bir formül şeklinde gösterirsek,

Mekanik avantaj = Direnç/Kuvvet yazabiliriz.

Mesela, eğer 300 kg. lık bir yükü (direnç) kaldırmak için, bir kaldıraca 100 kg. lık bir kuvvet uygulamak gerekiyorsa, bu kaldıracın mekanik avantajı 3 olur. Mekanik avantaj büyük olduğu nispette, bir kaldıraç vasıtasıyla, aynı bir kuvvetle kaldırılabilecek direnç daha büyük olur. Bununla beraber ne kaldıraçların, ne de başka bir cins makinenin enerji yaratamayacağına dikkat etmek lâzımdır.

Uygunluk maksadıyla, kaldıraçlar genel olarak üç cinse ya da sınıfa ayrılmışlardır: Birinci, ikinci ve üçüncü cins. Gerçekte, bunların çalışmalarının prensiplerinde hiç bir fark yoktur ve hepsine benzer hesaplar uygulanabilir. Aralarındaki fark, destek, kuvvet ve direncin bağıl durumlarındadır.

Kaldıraçlar enerji yaratmazlar, o halde nasıl oluyor da başka türlü mümkün olmayacak derecede ağır yükleri hareket ettirebiliyorlar? Cevap basittir. Bunlar büyük yükleri hareket ettiriyorlarsa da, onları kuvvet doğrudan doğruya uygulandığı vakitki kadar uzağa götürmezler.

Kaldıraç Çeşitleri:
Kaldıraçların birinci cinsinde, destek (mil) bir uçta bulunan dirençle öbür uçta bulunan kuvvetin arasındadır. Bunun basit bir örneği tahterevallidir. Bu cins bir kaldıraçla, normal olarak kaldırılması zor ve hatta imkansız olan cisimleri kaldırabiliriz. Direnç ve kuvvet ters yönlerde, biri yukarıya doğru ve öbürü aşağıya doğru hareket ederler. Eğer kaldıracın desteği kuvvetle direnç arasında tam ortada olursa, mekanik avantaj bire eşit olacaktır. Halbuki eğer destek dirence, kuvvetten daha yakınsa, mekanik avantaj birden daha büyük olacaktır. Bundan görülebilir ki, bir kaldıraç yaparken dikkat edilecek en önemli nokta, direncin ve kuvvetin destekten ne kadar uzak olduklarıdır. Buna ait denklem:

Direnç x Direncin desteğe uzaklığı = Kuvvet x Kuvvetin desteğe uzaklığıdır. O halde, eğer direnç büyükse desteğin ona kuvvetten daha yakın olması lâzımdır. Bu denklem kaldıraçların her cinsine uygulanabilir.

Eğer direnç kaldıracı saat ibreleri yönünde hareket ettirmeye çalışıyorsa, kuvvet onu saat ibrelerine ters yönde hareket ettirmeye çalışmalıdır. Bunların ikisi, birbirlerine ters döndürme etkileri, yani momentler uygulamalıdırlar. (Moment, uygulanan kuvvetle, kuvvetin etki çizgisinin desteğe olan uzaklığı çarpımına eşittir). İki momentin birbirlerini dengelemeleri için, direncin momenti kuvvetin momentine eşit olmalıdır. Bu da, yukarıdaki denklemi ifadelemenin başka bir yoludur. Kuvvetin direnci gerçekten hareket ettirebilmesi için, denklemin bildirdiğinden biraz daha fazla bir kuvvet uygulamak gerekir.

İkinci cins kaldıraçta destek bir uçta ve kuvvet öbür uçtadır, ve direnç ortadadır. Bunun her gün görülen bir örneği el arabasıdır (destekte bir tekerlek bulunması durumu biraz karıştırmıştır). Yük, arabanın kollarını kaldırarak yükseltilebilir. Yine burada da, kuvvetle destek arasındaki uzaklık büyük olduğu oranda ve yükle destek arasındaki uzaklık küçük olduğu oranda, mekanik avantaj daha büyüktür.

Üçüncü cins kaldıraçta mekanik avantaj öbürlerinin hepsindekinden daha küçüktür, ve gerçekten, hareket ettirilen dirençten daha büyük bir kuvvet lazımdır. Burada destek bir uçtadır ve direnç öbür uçtadır, kuvvet ise bunların arasındadır. İnsan kolunda bu tip bir kaldıraç vardır ve destek dirsektedir, direnç eldedir, ve uygulanan kuvvet kolun üstteki kasının büzülmesiyle sağlanır.