BASİT MAKİNELER

Basit Makine nedir?

Çok az parçadan oluşan ve yalnızca tek bir kuvvet çeşidini kullanan makineler, "Basit makine" olarak adlandırılır.

Basit Makinelerin Özellikleri

Basit makinelerde, uygulanan kuvvetin büyüklüğü ve yönü değiştirilerek iş yapma kolaylığı sağlanır.

Basit makinelerde yoldan, hızdan, kuvvetten, zamandan kazanç olabilir ama iş veya enerjiden ya da aynı anda hepsinden kazanç sağlanamaz.

Kuvvetten kazanç varsa, yoldan aynı oranda kayıp vardır.[ SPOT 1 ]

Kuvvet kazancı= Yük/Kuvvet veya Kuvvet kolu/Yük kolu formülünden buluruz.

Yapılan işi farklı enerjilere çevirebilir.

Basit makineye uyguladığımız kuvvete giriş kuvveti, basit makineden elde ettiğimiz kuvvete de çıkış kuvveti denir.

A-Kaldıraçlar

Kaldıraçlar destek denilen sabit noktalar üzerinde hareket eder.

Kuvvet kolu

Kuvvet uygulanan nokta ile destek noktası arasındaki kola kuvvet kolu denir.

Kuvvet kolu ne kadar uzunsa kuvvet kazancı o kadar fazla olur.

Yük kolu

Destek ile yük arasındaki kola ise yük kolu adı verilir.

Kaldıraçlarda formül

Kuvvet x Kuvvet kolu = Yük x Yük kolu

Kaldıraçlar destek noktasının yerine göre tek taraflı kaldıraçlar ve çift taraflı kaldıraçlar olmak üzere ikiye ayrılır.

Çift taraflı kaldıraçlar da ise destek ortadadır.

Tek taraflı kaldıraçlar da iki çeşittir. (Kuvvet ortada, yük ortada) Üç çeşit kaldıraç vardır.

1. Tip Kaldıraçlar (Destek ortada)

Bu tip kaldıraçta destek noktası;

• Tam ortada ise kuvvetten kazanç yoktur. (Yük ile kuvvet birbirine eşit)
• Yüke yakın ise kuvvetten kazanç vardır. (Kuvvet kolu uzun, yük kolu kısa )
• Kuvvete yakın ise yoldan kazanç vardır. (Kuvvet kolu kısa yük kolu uzun )
• Destek ortada olan kaldıraçlar kuvvetin yönünü değiştirir.[ SPOT 2 ]

Destek Ortada Olan Kaldıraca Örnekler

• Kerpeten
• Keser
• Karga burun
• Pense
• Makas
• Tırnak makası
• Bağ makası
• Levye
• Sandal küreği
• Tahterevalli
• Manivela
• Eşit kollu terazi
• Demir kesme makası desteğin ortada olan kaldıraçlardır.

Destek Ortada Kaldıraç                                         

2. Tip Kaldıraçlar (Yük ortada)

Bu tip kaldıraçlarda kuvvetten kazanç, yoldan kayıp vardır.

Kuvvetin yönü değişmez.[ SPOT 3]

Yük Ortada Olan Kaldıraca Örnekler

• El arabası
• Gazoz açacağı
• Ceviz kıracağı
• Menteşeli kapılar
• Kâğıt delgeci yükün ortada olduğu kaldıraçlardır.

3. Tip Kaldıraçlar (Kuvvet ortada)

Bu tip kaldıraçlarda kuvvetten kayıp, yoldan kazanç vardır.

Kuvvetin yönü değişmez.[ SPOT 4 ]

Kuvvet Ortada Olan Kaldıraca Örnekler

• Kürek
• Cımbız
• Maşa
• Tenis raketi
• Tel zımba
• Olta
• Kollarımız
• Alt çene kemiği kuvvetin ortada olduğu kaldıraçlardır.

B-Makaralar

İki çeşittir.

1.Sabit Makaralar

• Bir yere monte edilmiş şekilde kullanılan makaralardır.
• Sabit makaralar kuvvetin yönünü değiştirir.(Kuvvet aşağı yük yukarı hareket etmektedir.)
• Yoldan da bir kazanç sağlanamaz.
• Sabit makaralar, sadece kuvvetin yönünü ve doğrultusunu değiştirdikleri için iş yapma kolaylığı sağlar.
• Makaranın ağırlığı kuvveti ve yükü değiştirmez.

Sabit Makara Kullanım Alanları

• Bayrak direğinde
• İnşaatta
• Gemide
• Kuyuda
• Dağcılar
• Stor perde de sabit makara kullanılmaktadır.

2. Hareketli Makaralar

Formül

F = Yük / 2  (Kuvvet yükün yarısıdır. )

• Hareketli makaralar da yük makara ile beraber hareket eder.
• Kuvvetten iki kat kazanç yoldan iki kat kayıp vardır.
• Yükü 2 metre yukarı çıkarmak için, ip 4 metre çekilmelidir.
• Makara ağırlığı önemsendiği durumlarda makara ağırlığı yüke ilave edilir.
• Hareketli makarada kuvvetin yönü değişmez. (Yük ile kuvvet aynı yönlüdür.)

Hareketli Makara Kullanım Alanları

• Vinç
• Asansör gibi araçlarda kullanılır.

C-Palanga

• Hareketli ve sabit makaraların birlikte kullanıldığı sistemlerdir.
• Kuvvetten kazanç yoldan kayıp vardır.
• Kuvvetin yönü çekilen ip aşağı yönlü ise değişir, yukarı yönlü ise değişmez.

Formül:

Kuvvet = Toplam yük / Yükü çeken ip sayısı

F= P/Yükü çeken ip sayısı

Palangalarda kuvvet nasıl bulunur

• Hareketli ve sabit makaralar arasına çizgi çekilir.
• Aralarındaki ip sayılır.
• En son ip aşağı yönlü ise sayılmaz. yukarı yönlü ise sayılır.
• Yük ip sayısına bölünür

NOT: Makara sayısı arttıkça uygulunan kuvvet azalır.

D-Eğik Düzlem

Ağır bir yükü yukarıya çıkarmak için eğik düzlem kullanılır.

Formül

Kuvvet X Kuvvet Yolu = Yük X Yük Yolu

F x l = P x h   (Fil Pastaya Hasta)

• Eğik düzlemde daima kuvvetten kazanç yoldan kayıp vardır.
• Kuvvetin yaptığı iş ile yükün yaptığı iş eşittir.
• Yükü eğik düzlemle ya da aşağıdan yukarı çıkarmanın iş bakımından farkı yoktur.
• Eğik düzlemde kuvvetin yönünü değişmektedir.
• Eğik düzlemin boyu uzadıkça (eğim azaldıkça) kuvvetten kazanç, yoldan kayıp artar.
• Kama, eğik düzlemden oluşan basit makinedir.

Not

Balta, iğne, kaydırak, vida, kama, murç (keski), bıçak, düz tornanın ucu da kaldıraçtır.

E- Dişli Çarklar (Dişliler)

Bisiklette, fabrikalarda, motorlu araçlarda, saatte bol miktarda bulunur.

Dişlilerde;

1.Dişlinin çapı büyüdükçe diş sayısı da artar. (Doğru orantılı)

2.Dişlinin diş sayısı arttıkça dönme sayısı azalır. (Ters orantılı)

Dişli Çarklarda Formül

n: Tur sayısı

r: Yarıçap

n1 x r1 = n2 x r2

Birbirine temas halinde olan iki dişlide büyük dişlide fazla diş bulunur. Küçük dişlide az diş bulunur.

Büyük dişli az, küçük dişli çok döner.

Ortak eksenli dişli çarklarda dişlilerin dönme yönü ve dönme sayıları eşittir.

F-Kasnak

Sabit bir eksen etrafında dönebilen silindirlerin, birbirine kayış yardımı ile bağlanması ile kasnaklar oluşur. Silindirlerin dönme yönleri kayışın bağlanma şekli ile değişir.

  Düz bağlı kasnaklar aynı yönde dönerken ters bağlı kasnaklar bir birine zıt yönde döner.                                     

G- Çıkrık

Dönme eksenleri aynı, yarıçapları farklı, bir eksen etrafında dönebilen içi içe geçmiş silindirlere çıkrık denir.

• Silindirlerin dönme yönleri ve dönme sayıları eşittir.
• Çıkrıkta kuvvetten kazanç, yoldan kayıp vardır.
• İş ve enerjiden kazanç yoktur.
• Kuvvetin yönü ile yükün hareket yönü aynıdır, çıkrıkta kuvvetin yönü değişmez.

Çıkrık formülü

Kuvvet x Kuvvet Kolu = Yük x Yük Kolu

F x R = P x r

Çıkrık Kullanım Alanları

• Kıyma makinesi
• Kuyu çıkrığı
• Anahtar
• Kapı kolu
• El matkabı
• Direksiyon
• Musluk
• Tornavida
• Olta mekanizması
• Bisiklet pedalı
• Kalemtıraş makinesi
• Kahve değirmeni
• El mikseri  çıkrığa örnek olarak verilebilir.

H- Vida

• Vida silindirin etrafına sarılı bir eğik düzlemdir.
• İki yüzeyi birbirine tutturmak için kullanılır.
• Vidanın iki dişi arasındaki mesafeye vida adımı denir. Vida bir tur attığında vida adımı kadar ilerler.
• Vida da kuvvetten kazanç yoldan kayıp vardır.
• Vida adımı büyüdüğünde vida daha fazla yol alır fakat daha fazla kuvvet uygulamak gerekir.
• Vida da kuvvetin yönü ve büyüklüğü değişir.

Vida adımı küçük olan vidaların (Solda) kuvvetten kazancı fazladır, fakat döndürüldüğünde daha az saplanır.

Vida adımı büyük olan vidanın (Sağda) kuvvetten kazancı azdır, fakat döndürüldüğünde daha fazla saplanır.

I- Tekerlek

• Tarihteki en önemli buluştur.
• Tekerlekte bir basit makinedir.

Bileşik Makine

Basit makinelerin bir araya getirilmeleriyle oluşturulmuş bileşik makineler de vardır ve bileşik makineler hayatımızda daha fazla yer tutar.

İki ya da daha fazla basit makinenin birleşmesiyle oluşan araçlara bileşik makine denir.

El arabası kaldıraç, eğik düzlem ve tekerlekten oluşan bileşik makinedir.

Bisiklet tekerlek, dişliden, kaldıraç, çıkrık oluşan bileşik makinedir. (Fren mekanizması kaldıraç, pedal ise çıkrıktır.)

Olta dişli çark, çıkrık, sabit makara ve kaldıraçtan oluşan bileşik makinedir.

Tırnak makası kaldıraç ve eğik düzlemden(Tırnak kesen kısım) oluşan bileşik makinedir.

El mikseri çıkrık ve dişli çarktan oluşan bileşik makinedir.

Makas kaldıraç ve eğik düzlem (Kama) oluşan bileşik makinedir.