Merhaba sevgili öğrencilerim,
Bugün sizlerle gönderdiğiniz görseldeki Basit Makineler konusuyla ilgili soruları çözeceğiz. Her bir soruyu adım adım, anlayacağınız bir dille açıklayacağım. Hazırsanız, haydi başlayalım!
Soru 5. Çıkrığın yapısında eş merkezli ve yarıçapları farklı iki veya daha fazla silindir bulunur. Buna göre aşağıdakilerden hangisinin yapısında çıkrık bulunmaz?
Bu soruda bizden, verilen araçlardan hangisinin bir çıkrık olmadığını bulmamız isteniyor. Öncelikle çıkrığın ne olduğunu bir hatırlayalım. Çıkrık, merkezleri aynı olan ve birlikte dönen, farklı yarıçaplara sahip iki silindirden oluşan bir basit makinedir. Genellikle bir kolu çevirerek iş yaparız. Bu tanıma uymayan seçeneği arayacağız.
- A) Kahve değirmeni: Değirmenin kolunu çevirdiğimizde, bu kol daha büyük bir daire çizer (büyük silindir) ve içerideki öğütücü mekanizmayı (küçük silindir) döndürür. Bu tam bir çıkrık sistemidir.
- B) El arabası: El arabası bir kaldıraç örneğidir. Tekerlek burada destek noktasıdır. Yükü koyduğumuz hazne yük, bizim kaldırdığımız kollar ise kuvvetin uygulandığı yerdir. Yani bu bir çıkrık değildir.
- C) Tornavida: Tornavidanın kalın sapını (büyük silindir) çevirdiğimizde, ince metal ucu (küçük silindir) döner. Bu da bir çıkrık prensibiyle çalışır ve kuvvetten kazanç sağlar.
- D) Kapı kolu: Kapı kolunu çevirdiğimizde (büyük silindir), kapının içindeki kilit mekanizmasını (küçük silindir) hareket ettiririz. Bu da bir çıkrık örneğidir.
Gördüğümüz gibi, el arabası bir kaldıraç olduğu için çıkrık sistemine dahil değildir.
Doğru Cevap: B
Soru 6. Aşağıda insan kolunun yapısı gösterilmiştir. Buna göre insan koluyla ilgili olarak aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?
Sevgili arkadaşlar, bu soruda insan kolunun bir kaldıraç olarak nasıl çalıştığını analiz etmemiz gerekiyor. Görsele dikkatlice bakalım:
- Destek: Dirseğimiz.
- Kuvvet: Kaslarımızın kemiğe bağlandığı yer. Destek ile yük arasında.
- Yük: Elimizde tuttuğumuz ağırlık.
Bu kaldıraç türünde kuvvet, destek ile yükün arasında yer alır. Bu tür kaldıraçların en önemli özelliği, kuvvetten kayıp, yoldan kazanç sağlamasıdır. Yani yükü kaldırmak için yükün ağırlığından daha fazla bir kuvvet uygularız ama küçük bir kas hareketiyle elimizi daha uzağa hareket ettirebiliriz. Şimdi şıkları inceleyelim:
Adım 1: Kaldıraç türünü belirledik. Kuvvetin arada olduğu bu kaldıraç tipinde kuvvet kolu (desteğin kuvvete olan uzaklığı) her zaman yük kolundan (desteğin yüke olan uzaklığı) daha kısadır. Bu yüzden kuvvetten kayıp vardır.
Adım 2: Şıkları bu bilgiye göre değerlendirelim.
- A) İnsan kolunda yoldan kayıp vardır. Bu ifade yanlıştır. Tam tersine, kuvvetten kayıp olduğu için yoldan kazanç vardır. Elimizin küçük bir hareketi için kasımız çok daha az hareket eder.
- B) İnsan kolunda yükün ağırlığı uygulanan kuvvetten küçüktür. Bu ifade doğrudur. Çünkü kuvvetten kayıp vardır, yani Kuvvet > Yük olmalıdır.
- C) Kuvvetin arada olduğu kaldıraca insan kolu örnek olarak verilebilir. Bu ifade doğrudur, görselden de bunu anlıyoruz.
- D) İnsan kolunda işten kazanç yoktur. Bu ifade doğrudur. Unutmayın, hiçbir basit makine işten veya enerjiden kazanç sağlamaz.
Soru bizden yanlış olan ifadeyi bulmamızı istediği için cevabımız A seçeneğidir.
Doğru Cevap: A
Soru 7. Sürtünmelerin ve makara ağırlıklarının önemsenmediği aşağıdaki düzeneklerde özdeş K ve L yayları, F kuvvetleriyle dengededir. Buna göre aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?
Bu soruyu çözmek için iki düzenekteki kuvvet kazançlarını bulmamız gerekiyor. Kuvvet kazancı, yükü taşıyan ip sayısı ile bulunur (sabit makaralarda ip sayılmaz, sadece hareketlilerde).
Adım 1: I. Düzeneği İnceleyelim
I. düzenekte K yayına bağlı olan iki tane hareketli makara var. Bu hareketli makaraları yukarıya doğru çeken ip sayısına bakalım. İpi takip ettiğimizde, K yayını ve bağlı olduğu makaraları tam 4 ip kolunun yukarı çektiğini görürüz. Bu durumda kuvvet kazancı 4’tür. Yani, K yayındaki gerilme kuvveti (yük), uygulanan F kuvvetinin 4 katıdır: K = 4F.
Adım 2: II. Düzeneği İnceleyelim
II. düzenekte L yayına bağlı bir tane hareketli makara var. Bu makarayı yukarıya doğru çeken ip sayısı ise 2‘dir. Bu durumda kuvvet kazancı 2’dir. Yani, L yayındaki gerilme kuvveti, uygulanan F kuvvetinin 2 katıdır: L = 2F.
Adım 3: Şıkları Değerlendirelim
- A) I. düzeneğin sağladığı enerji kazancı, II. düzeneğinkinden daha fazladır. Yanlış. Hiçbir basit makine enerjiden kazanç sağlamaz.
- B) II. düzeneğin yoldan kazanç oranı, I. düzeneğinkinden fazladır. Yanlış. Her iki düzenekte de kuvvetten kazanç olduğu için yoldan kayıp vardır. I. düzenekte yoldan 4 kat, II. düzenekte 2 kat kayıp vardır. Yoldan kazanç yoktur.
- C) I. düzenekte hareketli makara sayısı sabit makara sayısından azdır. Yanlış. I. düzenekte 2 hareketli, 1 sabit makara vardır. Hareketli makara sayısı (2), sabit makara sayısından (1) fazladır.
- D) L yayına etki eden kuvvet, K yayına etki edenden daha küçüktür. Doğru. Çünkü hesapladık: L = 2F ve K = 4F. Dolayısıyla L’nin değeri K’nin değerinden daha küçüktür (2F < 4F).
Doğru Cevap: D
Soru 8. Ahmet kuvvetin yönünü değiştirmek için aşağıdaki düzeneklerden uygun olanları kullanacaktır. Buna göre Ahmet hangi düzenekleri kullanmalıdır?
Bu soruda Ahmet’in amacı, uyguladığı kuvvetin yönünü değiştirmek. Yani, örneğin bir cismi yukarı kaldırmak için aşağı doğru bir kuvvet uygulamak istiyor. Hangi düzeneklerin bunu sağladığına bakalım.
Adım 1: Düzenekleri Tek Tek Analiz Edelim
- I. Düzenek (Sabit Makara): P yükünü yukarı kaldırmak için ipi aşağıya doğru çekmemiz gerekir. Yani kuvvetin yönü değişir. Bu düzenek Ahmet’in amacına uygun.
- II. Düzenek (Kaldıraç): Soldaki kutuyu yukarı kaldırmak için, kaldıraç kolunun sağ tarafına aşağıya doğru bir kuvvet (F) uygulamamız gerekir. Yani kuvvetin yönü değişir. Bu düzenek de Ahmet’in amacına uygun.
- III. Düzenek (Hareketli Makara): P yükünü yukarı kaldırmak için ipi yukarıya doğru çekmemiz gerekir. Yani kuvvetin yönü değişmez, sadece kuvvetten kazanç sağlanır. Bu düzenek Ahmet’in amacına uygun değil.
Adım 2: Sonuca Ulaşalım
Kuvvetin yönünü değiştiren düzenekler I ve II numaralı düzeneklerdir.
Doğru Cevap: B (I ve II)
Umarım çözümler ve açıklamalar anlaşılır olmuştur. Unutmayın, fen bilimleri dikkatli gözlem ve mantık yürütme ile çok daha kolay ve zevkli hale gelir. Başarılar dilerim