Merhaba sevgili öğrencilerim!
Bugün sizlerle 5. Ünite’nin 1. Bölüm sonu sorularını birlikte çözeceğiz. Bu sorular, basit makineler konusundaki bilgilerimizi pekiştirmek için harika bir fırsat. Hazırsanız, haydi başlayalım!
A. Aşağıdaki düzeneklerde kasnak ve dişli çarkların dönüş yönlerini üzerlerine çizerek gösterelim.
Bu soruyu çözmeden önce küçük bir hatırlatma yapalım. Basit makinelerde yön bulmak aslında çok kolaydır. Sadece birkaç temel kuralı bilmemiz yeterli!
- Dişli Çarklar: Eğer iki dişli çark birbirine doğrudan temas ediyorsa, her zaman zıt yönlerde dönerler. Biri saat yönünde dönüyorsa, diğeri mutlaka saat yönünün tersine döner.
- Kasnaklar (Düz Kayış): Eğer iki kasnak birbirine düz bir kayışla bağlıysa, her zaman aynı yönde dönerler.
- Kasnaklar (Çapraz Kayış): Eğer iki kasnak birbirine çapraz bir kayışla bağlıysa, her zaman zıt yönlerde dönerler.
Şimdi bu kuralları kullanarak sorumuzu çözelim:
a) Dişli Çarklar Düzeneği
Adım 1: En büyük mavi dişlinin saat yönünde döndüğünü görüyoruz.
Adım 2: Mavi dişli, ortadaki turuncu dişliye temas ediyor. Kuralımıza göre zıt yönde dönmeliler. Mavi dişli saat yönünde döndüğüne göre, ortadaki turuncu dişli saat yönünün tersine döner.
Adım 3: Ortadaki turuncu dişli, alttaki küçük turuncu dişliye temas ediyor. Yine zıt yönde dönecekler. Ortadaki dişli saat yönünün tersine döndüğü için, alttaki dişli saat yönünde döner.
b) Düz Bağlı Kasnak Düzeneği
Adım 1: Küçük kasnağın saat yönünün tersine döndüğü ok ile gösterilmiş.
Adım 2: Bu iki kasnak birbirine düz bir kayışla bağlı. Kuralımıza göre aynı yönde dönmeliler. Bu yüzden büyük kasnak da saat yönünün tersine döner.
c) Karışık Kasnak Düzeneği
Adım 1: En soldaki kasnağın saat yönünün tersine döndüğünü görüyoruz.
Adım 2: Bu kasnak, sağ üstteki kasnağa düz bir kayışla bağlı. Demek ki sağ üstteki kasnak da saat yönünün tersine döner.
Adım 3: Sağ üstteki kasnak ise alttaki kasnağa çapraz bir kayışla bağlı. Kuralımıza göre zıt yönde dönmeliler. Sağ üstteki kasnak saat yönünün tersine döndüğü için, alttaki kasnak saat yönünde döner.
B. Yapısında birden fazla basit makine bulunduran makinelere bileşik makine adı verilir. Buna göre aşağıdakilerden hangisinin yapısında birden fazla basit makine vardır? Altlarındaki kutucukları işaretleyerek gösterelim.
Sevgili arkadaşlar, bileşik makineler hayatımızın her yerinde! Bir aletin içinde kaldıraç, çıkrık, vida, dişli çark gibi birden fazla basit makine bir araya gelmişse, ona bileşik makine diyoruz. Şimdi resimlere bu gözle bakalım.
Adım 1: Resimleri tek tek inceleyelim ve içerdikleri basit makineleri bulmaya çalışalım.
- 1. Araba Motoru: İçerisinde dişli çarklar, pistonlar (kaldıraç gibi çalışır), kasnaklar, vidalar gibi sayısız basit makine bulunur. Bu kesinlikle bir bileşik makinedir. ✅
- 2. Olta: Oltanın kendisi bir kaldıraçtır. Misinayı sardığımız makarası ise bir çıkrıktır. İki farklı basit makine içerdiği için bu da bir bileşik makinedir. ✅
- 3. El Matkabı: Çevirdiğimiz kol bir çıkrıktır. Bu kolun hareketi içerideki dişli çarkları döndürür ve matkap ucu döner. Hem çıkrık hem de dişli çark içerdiği için bu da bir bileşik makinedir. ✅
- 4. Tornavida: Tornavida, temel olarak bir çıkrık (tekerlek ve mil) örneğidir. Sapı tekerlek, metal kısmı ise mildir. Genellikle tek bir basit makine olarak kabul edilir. Bu yüzden bu kutucuğu işaretlemiyoruz. ❌
- 5. Vinç: Vincin uzun kolu bir kaldıraçtır. Yükü kaldırmak için kullandığı sistem makaralardan (palanga) oluşur. Kabloyu saran mekanizma bir çıkrıktır ve içinde dişliler bulunur. Çok sayıda basit makine içerdiği için kesinlikle bir bileşik makinedir. ✅
Sonuç: 1, 2, 3 ve 5 numaralı görsellerin altındaki kutucuklar işaretlenmelidir.
C. Sürtünmelerin ve makara ağırlıklarının ihmal edildiği I, II, III ve IV. düzeneklerde özdeş P yükleri dengededir. Buna göre düzeneklere uygulanan F₁, F₂, F₃ ve F₄ kuvvetlerini büyüklüklerine göre sıralayalım.
Bu sorunun sırrı, palangalarda kuvvet kazancını nasıl hesapladığımızı hatırlamaktan geçiyor. Unutmayın, bir palangada kuvvet kazancını belirleyen en önemli şey, yükü taşıyan ip sayısıdır. Yükü ne kadar çok ip taşıyorsa, uygulamamız gereken kuvvet o kadar azalır. Yani kuvvet kazancımız o kadar artar!
Formülümüz şuydu: Kuvvet = Yük / Yükü Taşıyan İp Sayısı
Adım 1: Her bir düzenekte yükü (P) taşıyan ip sayısını bulalım.
- I. Düzenek: Yüke bağlı olan hareketli makarayı yukarı çeken 2 ip var. Öyleyse F₁ = P / 2
- II. Düzenek: Burada da yüke bağlı olan hareketli makarayı yukarı doğru çeken 2 ip var. Öyleyse F₂ = P / 2
- III. Düzenek: Bu düzenekte de yine hareketli makarayı taşıyan 2 ip bulunuyor. Kuvvetin açılı uygulanması, gereken kuvvetin büyüklüğünü değiştirmez, sadece yönünü değiştirir. Öyleyse F₃ = P / 2
- IV. Düzenek: Bu sistemde ise yüke bağlı olan iki hareketli makarayı yukarı doğru çeken tam 4 ip var. Öyleyse F₄ = P / 4
Adım 2: Bulduğumuz kuvvetleri karşılaştıralım.
Elimizde şu değerler var:
F₁ = P/2
F₂ = P/2
F₃ = P/2
F₄ = P/4
Bir sayıyı 2’ye bölmekle 4’e bölmeyi düşünelim. Sayıyı 4’e böldüğümüzde daha küçük bir sonuç elde ederiz. Yani P/4, P/2’den daha küçüktür.
Bu durumda F₁, F₂ ve F₃ birbirine eşit, F₄ ise hepsinden daha küçüktür.
Sonuç: Kuvvetlerin büyükten küçüğe doğru sıralaması şu şekildedir:
F₁ = F₂ = F₃ > F₄
Umarım çözümler anlaşılır olmuştur. Unutmayın, fen bilimleri bol tekrar ve pratikle çok daha kolay hale gelir. Başarılar dilerim!