Basit Makineler Basit Makine Nedir? Günlük hayatımızda yaptığımız işleri kolaylaştırmak için bir takım araçlar kullanırız. Bir kuvvetin yönünü, büyüklüğünü ya da bir kuvvetin hem büyüklüğünü hem de yönünü değiştirmek için kullandığımız bu araçlara basit makine adı verilir. Basit makineler sayesinde ya kuvvetten ya da yoldan kazanç sağlanır. Basit makineler hiçbir zaman işten kazanç sağlamaz. Bu nedenle basit makine kullanılmadan yapılan iş miktarı ile makine kullanılarak yapılan iş miktarı her zaman birbirine eşittir. Basit makine kullanırken makineye uygulanan kuvvete giriş kuvveti, makinenin çalışması sonucu elde edilen kuvvete de çıkış kuvveti adı verilir. Basit makineler sayesinde uygulanan giriş kuvvetinden daha büyük miktarda kuvvet elde edilebilir. Basit makinelere kaldıraçlar, makaralar, eğik düzlemler, kamalar, çıkrıklar, vidalar ve çarklar (dişliler) örnek olarak verilebilir. Basit Makine Çeşitleri Kaldıraçlar Sabit bir destek noktası üzerinde hareket edebilen bir çubuktan oluşan sistemlere kaldıraç adı verilir. Kaldıraçlar kullanıldığında kuvvetten kazanç, yoldan ise kayıp vardır. Bu nedenle yapılan iş miktarı değişmez. Kaldıraçlarda kuvvetin etki ettiği noktanın desteğe olan uzaklığına kuvvet kolu (etki kolu), yükün desteğe olan uzaklığına da yük kolu adı verilir. yük kolu kuvvet kolu Destek noktasının kuvvet ile yük arasında olduğu bir kaldıraç. Kaldıraçlar destek noktasının konumuna göre; desteğin arada olduğu kaldıraçlar, yükün arada olduğu kaldıraçlar ve kuvvetin yük ile destek arasında uygulandığı kaldıraçlar olmak üzere 3 gruba ayrılır. Desteğin arada olduğu kaldıraçlarda kuvvetin yönü değiştirilir ayrıca kuvvetten kazanç vardır. Günlük hayatımızda sıkça gördüğümüz tahterevalli, kerpeten ve eşit kollu terazi buna örnek olarak verilebilir. Yükün arada olduğu kaldıraçlarda destek noktası bir uçta, kuvvet diğer uçta, yük ise ortadadır. Bu tip kaldıraçlarda kuvvetten kazanç, yoldan ise kayıp vardır. Ceviz kıracağı ve el arabası bu tip kaldıraçlara örnektir. Kuvvetin yük ile destek 1 / 5
arasında olduğu kaldıraçlarda ise destek noktası bir uçtayken yük diğer uçtadır. Bu kaldıraç çeşidinde yoldan kazanç ancak kuvvetten kayıp vardır. Basit makinelerde işten kazanç olmadığı için kuvvetten kazanç varsa yoldan kayıp, yoldan kazanç var ise kuvvetten kayıp vardır. Bu nedenle basit bir makinede kuvvetten kazanç sağlamak yani bir işi daha az kuvvet ile yapabilmek için kuvvet kolunu arttırmalıyız. Makaralar Belirli bir eksen etrafında rahatça dönebilen ve çevresine ip geçirilmiş teker şeklindeki basit makinelere makara denir. Makaralar; sabit, hareketli makaralar ve palangalar olmak üzere 3 gruba ayrılabilir. Sabit Makaralar Belirli bir noktaya asılan ve dönerek cisimlerin hareket etmesini sağlayan makaralardır. Sabit makaralarda yoldan ve kuvvetten kazanç yoktur. Bu nedenle sabit makaraların tek bir kullanım amacı vardır, o da kuvvetin yönünü ve doğrultusunu değiştirmektir. P (P = ) Hareketli Makaralar Sabit makaralarda kuvvetin yönü değiştirilir. Sabit makaraların aksine, yükle birlikte hareket eden makaralara hareketli makaralar denir. Hareketli makaralarda ipin bir ucundan kuvvet uygulandığında yük, ağırlıksız kabul edilen makarayla birlikte yükselmeye başlar. Bu tip makaralarda uygulanan kuvvet yükün ağırlığından küçük olur, bu nedenle her zaman kuvvetten kazanç, yoldan da kayıp vardır. Bu nedenle yükü 1 m yukarı çıkarmak için ipin 2 m çekilmesi gerekir. P (P = ) Hareketli makaralarda kuvvetten kazanç vardır. 2 / 5
Palangalar Hareketli ve sabit makaralardan kurulmuş makara sistemlerine palanga (bileşik makara sistemleri) adı verilir. Bu tür sistemlerde hem kuvvetin yönü hem de büyüklüğü değiştirilebilir. Palangalarda yükü taşıyacak ip sayısı arttıkça, yükü dengelemek için uygulanan kuvvet miktarı azalır. Böylece küçük bir kuvvetle büyük bir yük taşıyarak kuvvetten kazanç sağlanır. Diğer yandan yükün aldığı yol ip sayısı kadar artar ve yoldan kayıp yaşanır. Yapılan iş miktarı ise değişmez. P (P = 2) Palangalar sabit ve hareketli makaralardan oluşur. Eğik Düzlem Ağırlığı fazla olan cisimleri belirli bir yüksekliğe çıkarmak için kullanılan yokuşlara eğik düzlem adı verilir. Bir cismi eğik düzlem kullanarak yukarı çekmek için kullanılan kuvvet, aynı cismi dik olarak yukarıya kaldırırken uygulanan kuvvetten daha az ancak cismin aldığı yol, dik olarak yukarıya kaldırılırken Eğik düzlemler de yoldan kayıp, aldığı yoldan fazladır. Bu nedenle eğik düzlemlerde kuvvetten kazanç vardır. kuvvetten kazanç ancak yoldan kayıp vardır. Ayrıca eğik düzlemin eğimi azaldıkça daha az kuvvet uygulanır, buna karşın kuvvet kolu gittikçe büyür. Eğik düzlemler kullanım amaçlarına göre farklı şekillerde bulunabilirler. Örneğin günlük hayatımızda sıkça gördüğümüz vidalar birer eğik düzlemdir. Vida eğik düzlemin spiral şekline getirilmiş hâlidir. Bu yüzden vidayı döndüren kuvvet, küçük bir mesafe boyunca daha büyük bir kuvvetin oluşmasını sağlar. 3 / 5
Kama Kama iki eğik düzlemin birleşmiş hâline benzeyen bir basit makinedir. Bıçak, balta, takoz birer kamadır. Kamaya bir kuvvet uygulandığında kama, cismin içine uzun bir yol alır. Bu yol kuvvet koludur. Bu kuvvet, kama sayesinde kısa bir mesafe boyunca çok büyük bir kuvvetin yanlara doğru uygulanmasını sağlar ve cisim parçalanır. Uygulanan kuvvet Kamalar iki eğik düzlemden oluşur. Çıkrık Çıkrık, dönme eksenleri çakışık iki ya da daha fazla silindir ve silindirin yan yüzeyine yerleştirilmiş bir çevirme kolundan oluşur. Çevirme kolu bir devir yaptığında silindir de bir devir yapar. Bu sistemde yük içteki çapı küçük olan silindire bağlıdır ve bu yükü çıkarmak için büyük çaplı silindire bir kuvvet uygulanır. Kuvvetin uygulandığı dıştaki silindirin çapının büyük olması sayesinde içteki silindire bağlı yük, daha az bir kuvvetle yukarı çıkarılır. Böylece kuvvetten kazanç sağlanmış olur. Çevirme kolu Silindir Yük Çıkrıklar kuvvetten kazanç sağlar. Çıkrıkta kuvvet kolu olarak çevirme kolunun yarıçapı, yük kolu olarak da silindirin yarıçapı alınır. Dişli Çarklar İş makineleri, otomobiller ve matkaplar gibi birçok farklı yerde kullanılan dişli çarklar, üzerinde eşit aralıkla yerleştirilmiş dişler bulunan ve belirli bir eksen etrafında dönebilen disk şeklindeki araçlardır. Dişli çarkın çapı büyüdükçe üzerindeki diş sayıları da artar. Eşit dişli çarklar eşit miktarda döner. 4 / 5
Birden fazla dişli çarktan oluşan sistemlerde dişlilerden biri döndürüldüğünde hareket diğer dişliye iletilir. Dişlilerden biri saat yönünde dönerken diğeri saat yönünün tersi yönde döner. Çarkların diş sayısı eşitse her ikisi çarkta eşit miktarda döner ve kuvvetten kazanç sağlanmaz. Eğer çarkların dişli sayıları eşit değilse diş sayısı fazla olan çark daha az döner. Çarkların diş sayısı arttıkça, dönme sayısı ve dönüş hızı azalır. Dişliler günlük hayatta kuvvetin yönünü ve büyüklüğünü değiştirmek için sıkça kullanılır. Bileşik Makineler Birden fazla basit makinenin bir araya gelmesi ile oluşan ve iş yapma kolaylığı sağlayan makinelere bileşik makine adı verilir. Örneğin günlük hayatımızda kullandığımız makaslar bir adet kaldıraç ve bir adet de kamadan oluşmaktadır. Bileşik makineler uzun süre kullanıldığında makineyi oluşturan ve birbirleriyle temas hâlinde bulunan kısımlar sürtünmenin fazla olması sonucunda aşınabilir. Bu nedenle makinelerdeki aşınmayı ve sürtünmeyi en aza indirmek için makinedeki hareketli parçalar belirli aralıklarla yağlanmalıdır. 5 / 5