Harika bir çalışma! Fen Bilimleri dersimizin en zevkli konularından olan Basit Makineler ünitesiyle ilgili bu soruları birlikte çözelim. Tane tane, adım adım ilerleyeceğiz, böylece her şeyi net bir şekilde anlayacaksın.
1. Soru: Aşağıdaki düzenekte P yükü, F kuvveti ile dengededir. Dinamometrede okunan değerin azalması için;
I. L boyunu artırmak,
II. P yükünü azaltmak,
III. h yüksekliğini artırmak
işlemlerinden hangileri yapılmalıdır? (İşlemler ayrı ayrı uygulanacaktır.)
Çözüm:
Merhaba sevgili öğrencim! Bu soruda bir eğik düzlem görüyoruz. Eğik düzlemler, tıpkı bir yokuş gibi, ağır cisimleri daha az kuvvetle yukarı taşımamızı sağlar. Amacımız, dinamometrenin gösterdiği F kuvvetini, yani harcadığımız gücü azaltmak. Hadi bakalım bunu nasıl yapabiliriz.
Unutma, bir eğik düzlem ne kadar yatık (az eğimli) olursa, işimiz o kadar kolaylaşır. Yani daha az kuvvet uygularız.
- Adım 1:I. L boyunu artırmak ifadesini inceleyelim. L, eğik düzlemin boyu, yani yokuşun uzunluğu. Yüksekliği (h) değiştirmeden yokuşun boyunu (L) uzatırsak, yokuş daha az dik, yani daha yatık hale gelir. Bu da cismi çekmek için gereken kuvveti azaltır. Tıpkı uzun bir rampadan bir eşyayı daha kolay itebileceğin gibi! Yani bu işlem, F kuvvetini azaltır.
- Adım 2:II. P yükünü azaltmak ifadesine bakalım. P, çektiğimiz yükün ağırlığı. Elbette daha hafif bir cismi çekmek, daha ağır bir cismi çekmekten daha kolaydır. Dolayısıyla P yükünü azaltırsak, uygulamamız gereken F kuvveti de azalır.
- Adım 3:III. h yüksekliğini artırmak ifadesini düşünelim. h, eğik düzlemin yüksekliği. Yokuşun boyunu (L) değiştirmeden yüksekliğini (h) artırırsak, yokuş daha dik hale gelir. Daha dik bir yokuşu tırmanmak daha zordur, değil mi? Bu yüzden F kuvveti artar. Biz ise azaltmak istiyorduk.
- Adım 4: Sonuç olarak, F kuvvetini azaltmak için I ve II numaralı işlemleri yapmalıyız. Bu da bizi doğru şıkka götürür.
Sonuç: Doğru cevap B) I ve II şıkkıdır.
2. Soru: Sürtünmelerin ve kaldıraç kolunun ağırlığının ihmal edildiği aşağıdaki sistem dengededir. Buna göre,
I. F kuvveti, P yükünden küçüktür.
II. R artarsa F kuvvetinin değeri azalır.
III. Yük desteğe yaklaştırılırsa F kuvvetinin değeri artar.
ifadelerinden hangileri doğrudur?
Çözüm:
Bu soruda iki basit makinenin bir arada kullanıldığını görüyoruz: Bir çıkrık (F kuvvetinin uygulandığı tekerlekli kısım) ve bir kaldıraç (üçgen destek üzerindeki çubuk). Haydi bu ifadeleri tek tek inceleyelim.
- Adım 1:I. F kuvveti, P yükünden küçüktür. ifadesini değerlendirelim. Sisteme bakalım. Çıkrıkta, kuvveti büyük tekerleğe (R) uygulayıp ipi küçük tekerlekten (r) sarıyoruz. Bu bize kuvvetten kazanç sağlar. Kaldıraçta ise ipin bağlı olduğu yerin (kuvvet kolu) desteğe uzaklığı 4 birim, yükün (P) olduğu yerin (yük kolu) ise 2 birim. Kuvvet kolu yük kolundan uzun olduğu için kaldıraç da bize kuvvetten kazanç sağlar. Sistemdeki her iki basit makine de kuvvetten kazanç sağladığı için, uyguladığımız F kuvveti, kaldırdığımız P yükünden kesinlikle küçüktür. Bu ifade doğrudur.
- Adım 2:II. R artarsa F kuvvetinin değeri azalır. ifadesine bakalım. R, çıkrıkta kuvveti uyguladığımız kolun uzunluğu. Çıkrık kolu ne kadar uzun olursa, aynı işi yapmak için o kadar az kuvvet harcarız. Tıpkı büyük bir direksiyonu çevirmenin küçük bir direksiyonu çevirmekten daha kolay olması gibi. Dolayısıyla R artarsa, F kuvveti azalır. Bu ifade de doğrudur.
- Adım 3:III. Yük desteğe yaklaştırılırsa F kuvvetinin değeri artar. ifadesini inceleyelim. Yükümüz P. Yükü desteğe (üçgene) yaklaştırırsak, yük kolu kısalır. Tahterevalli düşün, ağır bir arkadaşını kaldırmak için destek noktasına yakın oturması işini kolaylaştırır. Yani yük desteğe yaklaşırsa, onu dengelemek için gereken kuvvet azalır. Dolayısıyla bizim F kuvvetimiz de azalır. Ama ifade “artar” diyor. Bu yüzden bu ifade yanlıştır.
- Adım 4: Değerlendirmemize göre I ve II doğru, III ise yanlıştır.
Sonuç: Doğru cevap B) I ve II şıkkıdır.
3. Soru: Sürtünmenin önemsiz olduğu aşağıdaki sistem dengededir. Buna göre,
I. Kaldıraç ve sabit makara kuvvetten kazanç sağlamaz.
II. Çıkrık, kuvvetten kazanç sağlar.
III. Eğik düzlem, çıkrık ve kaldıraç iş yapma kolaylığı sağlar.
ifadelerinden hangileri doğrudur?
Çözüm:
Karşımızda yine birden fazla basit makinenin olduğu birleşik bir sistem var. Gördüğümüz basit makineler: Çıkrık (P₁ yükünü tutan), Kaldıraç (ortadaki destekli çubuk) ve Eğik Düzlem (P₂ yükünün üzerinde durduğu rampa). Şimdi öncülleri analiz edelim.
- Adım 1:I. Kaldıraç ve sabit makara kuvvetten kazanç sağlamaz. diyor. Hemen kaldıraç kısmına bakalım. Kuvvetin uygulandığı kol (çıkrıktan gelen ipin bağlandığı yer) desteğe 3 birim uzaklıkta. Yükün olduğu kol (eğik düzleme giden ipin bağlandığı yer) ise 2 birim uzaklıkta. Kuvvet kolu > Yük kolu olduğu için bu kaldıraç kuvvetten kazanç sağlar. İfadenin bu kısmı yanlış olduğu için, ifadenin tamamı yanlıştır. (Ayrıca resimdeki eğik düzlemin tepesindeki makara, kuvvetin yönünü değiştiren bir sabit makaradır ve evet, sabit makaralar kazanç sağlamaz ama ifadenin kaldıraç kısmı zaten yanlış.)
- Adım 2:II. Çıkrık, kuvvetten kazanç sağlar. ifadesini inceleyelim. Çıkrıkta kuvvet, yarıçapı 2r olan büyük silindire, yük ise yarıçapı r olan küçük silindire bağlı. Kuvvet kolu (2r), yük kolundan (r) daha büyük olduğu için çıkrık her zaman kuvvetten kazanç sağlar. Bu ifade doğrudur.
- Adım 3:III. Eğik düzlem, çıkrık ve kaldıraç iş yapma kolaylığı sağlar. ifadesine bakalım. Bu, basit makinelerin temel tanımıdır! Bütün basit makinelerin amacı, kuvvetten veya yoldan kazanç sağlayarak bize iş yapma kolaylığı sağlamaktır. Bu ifade kesinlikle doğrudur.
- Adım 4: Sonuç olarak II ve III numaralı ifadeler doğru, I numaralı ifade ise yanlıştır.
Sonuç: Doğru cevap C) II ve III şıkkıdır.
4. Soru: Aşağıdaki araçlar, basit makine çeşitleriyle eşleştirilecektir. Buna göre, doğru eşleştirme aşağıdakilerden hangisindeki gibi olmalıdır?
Çözüm:
Bu soruda günlük hayatta kullandığımız bazı aletlerin hangi basit makine prensibiyle çalıştığını bulacağız. Çok eğlenceli bir eşleştirme sorusu!
- Adım 1:Kıyma makinesi‘ni düşünelim. Kıyma makinesinin kolunu çeviririz. Bu çevirdiğimiz kol, bir çıkrık sistemidir.
- Adım 2:Şişe kapağı‘na bakalım. Kapağı şişeye takarken veya çıkarırken döndürürüz. Kapağın içindeki yivli yapı, onun bir vida olduğunu gösterir.
- Adım 3:Gazoz açacağı‘nı ele alalım. Açacağı kapağın altına takıp bir noktadan destek alarak yukarı kaldırdığımızda kapak açılır. Bu çalışma şekli tam olarak bir kaldıraç prensibidir.
- Adım 4: Şimdi eşleştirmelerimizi yapalım:
- Kıyma makinesi ➡️ Çıkrık
- Şişe kapağı ➡️ Vida
- Gazoz açacağı ➡️ Kaldıraç
- Adım 5: Şıklardaki çizgilere bakarak bu eşleştirmeyi doğru yapan seçeneği bulalım. B şıkkındaki çizgiler tam olarak bizim yaptığımız eşleştirmeyi gösteriyor.
Sonuç: Doğru cevap B şıkkıdır.