Alm. Einfache maschinen, Fr. Machines simples, İng. Simple machines.
Kendilerine uygulanan hareket ettirici kuvvetler yardımıyla direnme kuvvetleri adı verilen kuvvetleri yenerek hareket sağlayan sistemler.
Basit makineler; insanların, işlerini kolaylaştırmak için geliştirildiği araçlardır. Basit makineler, kuvvetten kazanç sağlamak, yoldan kazanç sağlamak, kuvvetin yönünü değiştirmek, işin yapılma hızını değiştirmek ya da bir enerji türünü başka bir enerji türüne dönüştürmek amaçlarıyla kullanılabilir.
Küçük bir hareket kuvvetiyle büyük bir direnme kuvvetini yenecek şekilde yapılırlar.
Günlük işlerimizde ve uygulama alanlarında işi daha kolay yapmak için eğik düzlem, kriko, kaldıraç, çıkrık ve palanga gibi basit makinalar geniş ölçüde kullanılırlar.
Temel prensip:
Bir basit makina şekilde gösterilen diyagramla sembolize edilebilir. Bu diyagramda uygulanan F kuvveti bir s mesafesi katetmekte ve ağırlığı G olan cismi düşey doğrultuda y kadar yükseltmektedir.
Basit makinalarda direnç kuvveti, genellikle yer çekimi kuvvetleridir. Yani hareket ettirilen cismin ağırlığıdır. Uygulanan F kuvveti insan, hayvan veya motor ile sağlanabilir.
Bir basit makinada kuvvet çoğaltma çarpımı, G/F oranı ile ifade edilmekte ve gerçek mekanik avantaj RA:
RA= G / F
olarak bilinmektedir. Bir makinaya verilen iş W ve makinanın dışarıya verdiği iş Wy ise:
W= Kuvvet x yol = Fs = Wy+ Wf
şeklindedir. Burada Wf makinada sürtünmeye karşı yapılan iştir. Makinalarda sürtünmeden dolayı işten daima bir kayıp bulunur. Buradan da anlaşılıyor ki makinalar kuvvetten bir kazanç sağlasalar bile, işten bir kazanç sağlayamazlar. Yukarıda RA ile gösterilen kuvvet kazancı ise, hareket ettiren kuvvetin direnç kuvvetine göre daha fazla mesafe katetmesiyle sağlanır. Bu mesafelerin oranına ideal mekanik avantaj (RI) denir ve
RI = s / y
şeklinde gösterilir. Makinalarda bunun diğer bir manası da kuvvet kolunun yük koluna göre daha uzun olmasıdır. Bütün basit makinalarda sistem, dönme merkezinden desteklenir ve kuvvetin uygulandığı nokta ile destek arasına kuvvet kolu (s), yük ile destek arasına da yük kolu (y) adı verilir. Buna göre mesela bir kaldıraçta aşağıdaki bağıntı yazılabilir:
s / y = G / F
Dikkat edilirse burada kayıplar ihmal edilmiş ve ideal mekanik avantaj gerçek mekanik avantaja eşit RA= RI alınmıştır. Genelde ise bu kayıplar ihmal edilemez. Bir makinanın verimi makinadan alınan işin, verilen işe oranıdır. Bu durum aşağıdaki şekilde ifade edilebilir:
Görüldüğü gibi verim gerçek ve ideal mekanik avantajların oranları şeklinde de yazılabilmekte ve kayıplar dolayısıyle verim daima birden küçük bir değer olmaktadır.
KaldıraçlarArşimet'in formüle ettiği kaldıraçlar, destek noktası da denilen sabit bir nokta etrafında dönebilen sistemlere denir. Kaldıracın etrafında döndüğü noktaya destek denir. Uygulanan kuvvetin destek noktasına olan uzaklığına kuvvet kolu, yük ile destek arasındaki uzaklığa yük kolu denir. Bir kaldıraçta kuvvet kolu, yük kolundan ne kadar uzun olursa, bu kaldıraçla kaldırılabilecek yük de o kadar büyük olur.
Dengede olan bir kaldıraçta, kuvvetle kuvvet kolunun çarpımı, yükle yük kolunun çarpımına eşittir.
Buna kaldıraç bağıntısı denir.
Kuvvet x Kuvvet kolu = Yük x Yük kolu
Kuvvet kolu, kuvvet ile destek arasındaki mesafedir. Yük kolu da, yük ile destek arasındaki mesafedir.
Bu kaldıraçta kuvvet kolu, yük kolundan uzundur. O yüzden, yükü kaldırmak için daha az kuvvet uygulanmalıdır.
Bu kaldıraçta kuvvet kolu, yük kolundan kısadır. O yüzden, yükü kaldırmak için daha fazla kuvvet uygulanmalıdır.
Kullanımları:
Kaldıraçlar az kuvvet ile büyük yükleri kaldırmak için kullanılır. Yük kolu ile kuvvet kolu uzunlukları eşitse, uygulanan kuvvet yük kadar olur. Kuvvet kolu ne kadar büyükse, yükü kaldırmak için harcanacak kuvvet o kadar az olur.
Eğik düzlemBir yükü, ağırlığından daha küçük kuvvetle yukarıya kaldırmak işlemiyle kullanılır.
Eğik düzlem resminde, A noktasındaki cismi C noktasına çıkarmak için yapılan iş, aynı cismi B noktasından C noktasına çıkarmak için yapılan işe eştir. Buna göre:
WAC = WBC denilebilir.
Az bir kuvvetle yükü C noktasına çıkarmak için;
Eğik düzlem boyu uzatılabilir.
Eğim açısı küçültülebilir.
Eğim açısı büyürse/eğik düzlemin boyu kısalırsa, daha çok kuvvet gerekir.
İş yapma kolaylığı sağlayan basit makinelerden biri makaradır. 3 çeşit makara vardır:
Sabit makaraSabit makaralarda yalnız makara döner. Bir yere monte edilmiş şekilde kullanılan makaralardır. Kullanımda kuvvetin yönünü değiştirme özelliği vardır. Bu makaralar kuvvetten kazanç sağlamazlar. Yükü kaldırmak için yüke eşit bir kuvvet kullanılır. 50 N yükü kaldırmak için ipin ucunu 50 N kadar çekmek gerekir.
Hareketli makaraHareketli makaralarda yük, serbest olan makaraya bağlanır.
Formül, "Kuvvet = Yük/ip sayısı" dır.
PalangalarPalanga, az kuvvetle çok yük kaldırmak için kullanılan makaralar kombinasyonudur. Sabit makaraya, aynı gövdeye bağlı bir veya daha fazla hareketli makaranın ilâve edilmesiyle meydana gelir.
Bu sistemlerde kuvvet bölünerek yükün bir kısmının sabit makaralara taşıtılmasıyla uygulanacak kuvvet azaltılabilir. Palangalarda yükü kaldıracak kuvvet, yükün ağırlığının makara sayısına bölümü ile hesaplanır. Palangalarda kuvvet kazancı hareketli makaralara etki eden ip sayısına eşittir. Palangalarda uygulanacak kuvvet hesaplanırken hareketli makaraların ağırlıkları da hesaba katılır. Palangalarda kuvvetten kazanç vardır.
Palangal Formülü şöyle oluşur:
F: Kuvvet
P: Yükün ağırlığı
n: Yükü taşıyan ip sayısı
Yüke bağlı 4 ip var, bu yüzden kuvvet 100/4=25 N
Yüke bağlı 2 ip var, bu yüzden kuvvet 100/2=50 N
0 Yanıt
6070 Gösterim