Hayatımızı Kolaylaştıran Makineler

HAYATIMIZI KOLAYLAŞTIRAN MAKİNELER

Resimde gördükleriniz günlük yaşantımızda kullandığımız,hayatımızı kolaylaştıran makinelere örnektir.

Makinelerin genel özellikleri;

1. Uygulanan kuvveti artırabilir.
2. Bir kuvvetin yönünü değiştirebilir.
3. Bir işin yapılma hızını değiştirebilir.
4. Bir enerji türünü, başka bir enerji türüne çevirebilir.

BASİT MAKİNELERÇok az parçadan oluşan ve yalnızca tek bir kuvvet çeşidini kullanan makineler, “basit makine” olarak adlandırılır. Basit makinelerle, uygulanan kuvvetin büyüklüğü ve yönü değiştirilerek iş yapma kolaylığı sağlanır.Kuvvet, yol, hız veya zamandan kazanç sağlamak için kullanırız. Fakat hepsinden ayni miktarda kazanç sağlanmaz.Birinden kazanç varsa, diğerlerinden aynı oranda kayıp vardır. Mesela kuvvetten kazanç sağlanmışsa yoldan, zamandan ve hızdan kayıp vardır.
Basit makineler de iş veya enerjiden kesinlikle kazanç sağlanamaz. Sadece iş kolaylığı sağlar.
1.KALDIRAÇLAR

İş yaparken kullanılan metal, tahta veya buna benzer malzemelerden yapılan çubuklara kaldıraç denir. Günlük hayatta kullandığımız birçok kaldıraç vardır. Bunlardan bazıları şunlardır: Makas, el arabası, keser, kalas, gazoz açacağı.
Bir kaldıraç farklı kısımlardan meydana gelir. Kaldıraçta çubuğun dayandığı noktaya destek noktası, yükün bulunduğu yerden desteğe olan uzaklığa yük kolu, uygulanan kuvvetin desteğe olan uzaklığınakuvvet kolu denir. Kaldıraçlar farklı tiptedirler. Destek noktası ortada kuvvet ve yükün farklı uçlarda olduğu kaldıraç tipine birinci tip kaldıraçlar, destek noktası bir uçta yük ortada ve kuvvetin diğer uçta olduğu kaldıraçlara da ikinci tip kaldıraç denir. Birinci tip kaldıraçlara örnek olarak; makas, tahterevalli, eşit kollu terazi, ikinci tipe ise el arabası, fındık kıracağı verilebilir.

2.MAKARALARMakaralar da iş yaparken bir takım kolaylıklar sağlayan basit makinelerdendir. Günlük yaşamda en fazla gördüğümüz şekliyle inşaatlarda harç, tuğla ve diğer yapı malzemelerini taşımak için kullanılmaktadır. Makaralar değişik tiplerden oluşmaktadır. Sabit, hareketli ve palanga makaralar olarak kullanılmaktadır.

1.Sabit Makara

Sabit bir noktaya asılan ve dönerek cisimlerin hareket etmelerini kolaylaştıran makaraya,sabit makara denir. Bu makaralar kuvvetten kazanç sağlar. Sabit makaralar, sadece kuvvetin yönünü ve doğrultusunu değiştirdikleri için iş yapma kolaylığı sağlar. inşaatlarda tuğla, kum, harç gibi malzemeleri taşımak için çoğunlukla bu makaralar kullanılır.Yükü kaldırmak için yüke eşit bir kuvvet kullanılır. P yükünü kaldırmak için ipin ucunu h kadar çekmek gerekir. Bu işlemde yükün kazanacağı enerji, kuvvetin yaptığı işe eşit olacağından formül şu şekilde oluşur;P x h = F x h ise P = F olacaktır. Yani kuvvet = yük'tür. Sabit makaralarda kuvvetten ve yoldan kazanç yoktur.

2.Hareketli Makara
Bu tür makaralar yükle birlikte hareket eder. Bu yüzden de hareketli makara olarak adlandırılır. İpin bir ucu tavana asılır diğer uç ise kuvvet kullanılacak olan uçtur. Bu sistemde yük ve makara birlikte yükselir veya alçalır. Hareketli makaralarda yükü kaldırmak için uygulanacak kuvvet yükün yarısına eşdeğerdir. Yani F = P/2 şeklinde formülleştirilebilir. Hareketli makaraya bağlı olan bir yükü kaldırmak için ipi 2h kadar çekmek gerekir. Hareketli makaralarda enerjiden kazanç sağlamaz. Çünkü yük kuvvetin yaptığı iş kadar enerji kazanmaktadır

Sabit ve hareketli makaranın birlikte olduğu durumlarda vardır.Bu durumda uygulayacağımız kuvvet yarıya iner.Ama çekilmesi gereken ip uzunluğu iki katına çıkar. bileşik makara sistemi, sabit ve hareketli makaralardan oluşur. Bu makara sistemi, kuvvetin yönünü değiştirirken kuvvetten de kazanç sağlar

3.Eğik Düzlem
Bir levhanın ucu, yükün çıkarılacağı yere dayandırılırsa eğik bir yol elde edilir. Birçok yerde karşılaştığımız eğik düzlemin öteki basit makinelerden en önemli farkı, bunların genellikle hareketsiz olmalarıdır. Eğik yüzey boyunca itilen ya da çekilen yük, istenilen yere daha az kuvvetle çıkarılabilir. Ancak aynı yük, çok daha uzun bir mesafede taşınmış olur.

Eğik düzlem sistemini bir formül ile ifade edecek olursak; yükü P ile, uygulanacak kuvveti File 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

Animasyona Tıklayınız

Vida, silindirin etrafına sarılı eğik bir düzlemdir. Sarmal şeklindeki bir merdivenle düz bir merdiven arasındaki benzerlik, vida ile eğik düzlem arasındaki benzerliğin aynısıdır.

4.DİŞLİ ÇARKLAR VE ÇIKRIK
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.
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.

Yandaki resimde bir el matkabı görülmektedir. Bu matkabın bir büyük, iki de küçük dişli çarktan oluşmuştur. Bu matkaptaki büyük çarkın dişleri, iki küçük çarkın dişleri arasına oturmuştur. Matkabın koluna elimizle kuvvet uyguladığımızda büyük çarkı döndürmüş oluruz. Büyük çarkın dönmesi de küçük çarkların dönmesini sağlar. Büyük çark bir kez döndüğünde kendisine bağlı küçük çarklar birçok kez döner. Böylece matkabın küçük çarklarına bağlı olan matkap ucu çok hızlı hareket eder.
Animasyona Tıklayınız