BASİT MAKİNELER
29/1/2007 · Kategori: fizik
Basit
Makineler
Bir
işi daha kolay yapabilmek için kullanılan düzeneklere basit
makineler denir. Bu basit makineler kuvvetin doğrultusunu, yönünü
ve değerini değiştirerek günlük hayatta iş yapmamızı
kolaylaştırır.
Basit
Makinelerin Genel Özellikleri :
1.
Basit makine ile, kuvveten, hızdan ve yoldan kazanç sağlanabilir.
Fakat aynı anda hepsinden kazanç sağlanamaz. Birinden kazanç
varsa, diğerlerinden aynı oranda kayıp vardır.
2.
Kuvvet kazancı, yükün kuvvete oranı olarak ifade edilir. Yük
kuvvet ile dengede ise,
3.
Hiçbir basit makinede işten kazanç yoktur. Hatta sürtünme gibi
nedenlerden dolayı kayıp vardır. Sürtünmenin olmadığı ideal basit
makinelerde işten kayıp yoktur. Bu durumda makine tam kapasite
ile çalışır. Yani verim % 100 olur.
Bir
basit makinenin verimi,
4.
Basit makinelerde moment ve iş prensipleri geçerlidir.
a.
Moment Prensibi
Sistem
denge iken,
Kuvvet
. Kuvvet kolu = Yük . Yük kolu
|
b. İş Prensibi Bir
cisme uygulanan kuvvet ile, kuvvete paralel yolun çarpımı F
kuvvetinin yaptığı işe eşittir. W
= F . x dir. İş prensibi ise, Kuvvet
. Kuvvet yolu = Yük . Yük yolu dur. |
|
KALDIRAÇLAR
a.
Destek ortada ise,
Sağlam
bir destek etrafında dönebilen çubuklara kaldıraç denir.
Bir
kaldıraçta kuvvetin desteğe olan uzaklığına (y) kuvvet kolu,
yükün desteğe uzaklığına (x) yük kolu denir.
|
Şekildeki desteğin ortada olduğu ağırlığı
önemsiz kaldıraç dengede iken, yük ile kuvvet arasındaki ilişki
moment prensibinden bulunur. |
|
F . y = P . x dir.
Burada
P ile F kuvvetleri paralel olduğu için çubuğa dik bileşenlerini
almaya gerek yoktur. Kuvvet kolu, yük kolundan büyük (y > x)
ise, kuvvetten kazanç sağlanır ve cisimler ağırlığından daha
küçük kuvvetlerle dengede tutulabilirler.
Bu
tip basit makinelere örnek olarak pense, makas, tahtarevalli,
kerpeten, manivela ve eşit kollu terazi sayılabilir.
|
b. Destek uçta ise, Şekildeki
ağırlığı önemsiz olan kaldıraçta, F ile P arasındaki ilişki
moment prensibinden bulunur. F
. y = P . x dir. Bu
tip kaldıraçlarda, y > x olduğundan kuvvetten kazanç
sağlanır. El arabası, gazoz açacağı, fındık kırma makinesi,
kağıt delgi zımbası bu tip kaldıraca örnek olarak verilebilir. |
|
|
c. Yük ve destek uçta ise, Şekildeki
ağırlığı önemsiz olan kaldıraçta, F ile P arasındaki ilişki
yine moment prensibinden bulunur. F
. y = P . x dir. x > y olduğundan kuvvetten kayıp, yoldan
ise kazanç vardır. Cımbız ve maşa bu tip kaldıraçlara örnek
olarak verilebilir. |
|
MAKARALAR
Makaralar
sabit bir eksen etrafında serbestçe dönebilen, çevresinde ipin
geçebilmesi için oluğu olan basit bir makinedir.
|
a. Sabit makaralar Çevresinden
geçen ip çekildiğinde yalnızca dönme hareketi yapabilen
makaralara sabit makara denir. Moment
prensibine göre F
. r = P . r => F = P dir. Makara
ile ip arasında sürtünme önemsiz iken aynı ipin bütün
noktalarındaki gerilme kuvveti aynı olduğundan F = P dir.
Kuvvetten kazanç yoktur. |
|
|
b. Hareketli Makara Çevresinden
geçen ip çekildiğinde hem dönebilen hem de yükselip alçalabilen
makaralara hareketli makara denir. Aynı
ipin bütün noktalarındaki gerilme kuvveti aynı olduğundan,
dengenin şartına göre,
|
|
Hareketli
makarada makara ağırlığı ihmal edilmez ise, makaranın ağırlığı P
yüküne dahil edilir. Ağırlığı ihmal edilen hareketli makarada
kuvvetten kazanç vardır. Ağırlığı ihmal edilmiyor ise ağırlığa
göre kuvvetten kazanç olabilir de olmayabilir de. Hareketli
makarada F kuvveti ile ipin ucu h kadar çekilirse, karşılıklı
paralel iplerin herbirinden h/2 kadar kısalma olur ve cisim h/2
kadar yükselir.
|
Şekilde, makara ağırlıkları önemsizise, F
ile P arasındaki ilişki denge şartından bulunabilir.
Sürtünmeler önemsiz iken aynı ipin bütün noktalarındaki gerilme
kuvvetleri eşit olur. Yukarı yönlü kuvvetlerin toplamı aşağı
yönlü kuvvetlerin toplamına eşit olduğundan,
|
|
PALANGALAR
Hareketli
ve sabit makara gruplarından oluşan sistemlere palanga denir.
Makara
ağırlıkları ve sürtünmelerin önemsiz olduğu palanga
sistemlerinde, kuvvet ile yük arasındaki ilişki, makaralarda
olduğu gibi denge şartlarından bulunur.
Makara
ağrılıkları ihmal edilmiyor ise, hareketli makaraların
ağırlıkları yüke ilave edilerek aynı işlem yapılır. Sabit
makaraların ağırlıkları ise, tavana bağlı olan iplerle ya da
bağlantı maddeleriyle dengelenir.
Şekil – I
de
Şekil – II de
EĞİK
DÜZLEM
|
Ağır yükleri belli yüksekliğe kaldırmak
zor olduğu zaman eğik düzlem yardımıyla yükten daha az bir
kuvvet ile cisimler istenilen yüksekliğe çıkarılabilir. Sürtünmeler
önemsiz ise, eğik düzlemde iş prensibi geçerlidir. |
|
Kuvvet . Kuvvet yolu = Yük
. Yük yolu
F . S = P . h
Kuvvet
yolu, kuvvete paralel olan S yolu, yük yolu ise, yüke paralel
olan h yoludur. Kuvvetten kazanç sağlanır. Fakat aynı oranda
yoldan kayıp olur.
ÇIKRIK
Dönme
eksenleri aynı yarıçapları farklı iki silindirin oluşturduğu
sisteme çıkrık denir.
|
Şekilde görüldüğü gibi yük, yarıçapı küçük
olan silindirin çevresine dolanan ipin ucuna asılır. Kuvvet
ise, silindire bağlı kolun ucuna uygulanır. |
|
Moment
prensibine göre,
F
. R = P . r dir.
R
> r olduğundan kuvvetten kazanç vardır. Daha küçük F kuvveti
ile dengede tutmak veya yükü sabit hızla çıkarmak için 
oranını küçültmek gerekir.
Et
kıyma makinesi, el matkabı, araba direksiyonu, tornavida, kapı
anahtarı gibi araçlar çıkrığa örnektir.
|
VİDA Vida,
iki yüzeyi birbirine birleş-tirirken, en çok kullanılan, basit
makinelerden birisidir. Vidada iki diş arasındaki uzaklığa vida
adımı denir. Vidayı tahtaya vidalamak için tornavida ile kuvvet
uygulayarak döndürmek gerekir. Vida
başı bir tam dönüş yaptığında vida, vida adımı (a) kadar yol
alır. N kez döndüğünde ise N . a kadar yol alır. |
|
Vidayı
döndürmek için uygulanan F kuvvetinin yaptığı iş, vida tahtaya
girerken R direngen kuvvetinin yaptığı işe eşittir.
İş
prensibinden
Kuvvet . Kuvvet yolu = Yük
. Yük yolu
F . 2pr = R . a dır.
Vidanın
baş kısmı daire olduğu için bir turda kuvvet yolu dairenin 2pr
çevre uzunluğu kadar olur.
DİŞLİLER
Dişli
çarklar, üzerinde eşit aralıklarla dişler bulunan ve bir eksen
etrafında dönebilen silindir şeklindeki basit makinedir. Dişler
çarkların birbirine geçmesini sağlar. Dişlilerden birine
uygulanan kuvvet dişler yardımı ile diğerine iletilir. Dişlilerin
çalışma prensibi çıkrığınkine benzer.
|
Eş merkezli dişliler birbirine perçinli olduğu
için hep aynı yönde dönerler ve devir sayıları da eşittir. |
|
|
Şekildeki gibi birbirine temas halinde
olan dişliler için, herbir dişli bir öncekine göre, a.
Zıt yönlerde dönerler. Dolayısıyla K ve M aynı yönde döner. b.
Devir sayıları yarıçapları ile ters orantılıdır. c.
K ve M nin aralarındaki devir sayıları oranı L nin yarıçapına
bağlı değildir. |
|
|
KASNAKLAR Kasnaklar
dişleri olmadığı için kayış ya da iple birbirlerine
bağlanırlar. |
|
|
Devir sayıları yine yarıçapları ile ters
orantılıdır. Dönme yönleri ise, şekilde görüldüğü gibi
kayışların bağlanma şekline göre değişir. |
|
