Merhaba sevgili öğrencilerim! Bugün basit makineler konusuyla ilgili karşımıza çıkan harika soruları birlikte çözeceğiz. Hazırsanız ilk sorumuzla başlayalım!
3) Aşağıdaki kaldıraç düzeneklerinde özdeş yükler dengelenmiştir. (Kaldıraçlar eşit bölmelere ayrılmıştır, kaldıraç ağırlığı ve sürtünmeler önemsizdir.)
Buna göre düzeneklerde cismi dengede tutan kuvvetlerin büyüklüklerini karşılaştırıp yazınız.
Sevgili öğrenciler, bu soruda bize üç farklı kaldıraç düzeniği verilmiş. Her bir düzenekte eşit ağırlıkta cisimler var ve bu cisimleri dengede tutan kuvvetlerin büyüklüklerini karşılaştırmamız isteniyor. Kaldıraçlarda dengeyi sağlayan şey, kuvvetin büyüklüğü ile desteğe olan uzaklığının çarpımıdır. Bunu tork veya moment olarak da adlandırıyoruz. Denge durumunda, bir taraftaki torklar toplamı, diğer taraftaki torklar toplamına eşit olmalıdır.
Şimdi her bir düzeneği tek tek inceleyelim:
- 1. Düzenek: Bu düzenekte cisim, desteğin tam ortasında yer alıyor. Bu durumda cismin ağırlığı (kuvvet) ile desteğe olan uzaklığı eşit olduğu için bir tork oluşturur. Bu torku dengelemek için uygulanan kuvvetin de büyüklüğünü belirleyeceğiz. Bu tür düzeneklerde, cismin ağırlığı direkt olarak dengeleyici kuvveti oluşturur diyebiliriz.
- 2. Düzenek: Bu düzenekte cisim, desteğin bir tarafına konulmuş ve bu cismi dengelemek için diğer taraftan yukarı doğru bir kuvvet uygulanmış. Cisim desteğe daha yakın bir konumda. Kuvvetin büyüklüğünü bulmak için cismin ağırlığı ile desteğe olan uzaklığını çarpacağız.
- 3. Düzenek: Bu düzenekte de cisim, desteğin bir tarafına konulmuş ve onu dengelemek için diğer taraftan yukarı doğru bir kuvvet uygulanmış. Bu sefer cisim desteğe daha uzak bir konumda.
Şimdi bu düzeneklerdeki kuvvetleri karşılaştıralım:
Önemli Not: Soruda “özdeş yükler” denmiş. Bu, her bir düzenekteki sarı cisimlerin ağırlığının aynı olduğu anlamına gelir. Ayrıca, kaldıraçların ağırlığı ve sürtünmelerin önemsiz olduğunu da belirtmişler, bu da işimizi kolaylaştırıyor.
1. Düzenek: Bu düzenekte cisim, desteğin tam üstünde. Bu durumda, cismin ağırlığı (kuvvet) ile desteğe olan uzaklığı (bu durumda 0 kabul edilebilir veya tam ortada olduğu için simetrik bir denge söz konusu) göz önüne alındığında, dengeleyici kuvvet, cismin ağırlığına eşittir. Eğer cismin ağırlığına F dersek, bu düzenekteki dengeleyici kuvvet de F olur.
2. Düzenek: Bu düzenekte cisim, desteğe x kadar uzaklıkta olsun. Cismin ağırlığı F ise, torku F * x olur. Bunu dengeleyen kuvvet ise desteğe y kadar uzaklıkta uygulanıyor. Denge durumunda F * x = Uygulanan Kuvvet * y olur. Görselden anladığımız kadarıyla cisim desteğe daha yakın (x daha küçük), dengeleyici kuvvet ise daha uzakta (y daha büyük). Eğer cisim desteğe 1 birim uzaklıkta ve dengeleyici kuvvet 2 birim uzaklıkta ise, F * 1 = Uygulanan Kuvvet * 2 olur. Bu durumda Uygulanan Kuvvet = F/2 olur. Yani cismin ağırlığının yarısı kadar bir kuvvete ihtiyaç var.
3. Düzenek: Bu düzenekte ise cisim, desteğe 2 birim uzaklıkta olsun. Cismin ağırlığı F ise, torku F * 2 olur. Bunu dengeleyen kuvvet ise desteğe 1 birim uzaklıkta uygulanıyor. Denge durumunda F * 2 = Uygulanan Kuvvet * 1 olur. Bu durumda Uygulanan Kuvvet = 2F olur. Yani cismin ağırlığının iki katı kadar bir kuvvete ihtiyaç var.
Şimdi bu bulgularımızı karşılaştıralım:
- 1. Düzenek: Dengeleyici kuvvet = F
- 2. Düzenek: Dengeleyici kuvvet = F/2
- 3. Düzenek: Dengeleyici kuvvet = 2F
Bu durumda kuvvetlerin büyüklükleri arasındaki ilişki şöyledir:
F/2 < F < 2F
Yani, en küçük kuvvet 2. düzenekte, ortadaki kuvvet 1. düzenekte ve en büyük kuvvet ise 3. düzenekte gereklidir.
Sonuç: 2. düzenekteki kuvvet < 1. düzenekteki kuvvet < 3. düzenekteki kuvvet
Ç) Aşağıdaki çoktan seçmeli soruların doğru cevaplarını işaretleyiniz.
1) Yapısında en az iki çeşit basit makine içeren düzeneklere “bileşik makine” adı verilir.
Buna göre aşağıdaki araçlardan hangisi bileşik makineye örnektir?
A) Kürek
B) Engelli rampası
C) Vida
D) Bisiklet
Sevgili öğrencilerim, bu soruda bizden bileşik makineye örnek olan aracı bulmamız isteniyor. Bileşik makine neydi? En az iki basit makinenin bir araya gelmesiyle oluşan makinelerdi.
- A) Kürek: Kürek, tek başına bir basit makinedir. Genellikle bir kaldıraç örneğidir.
- B) Engelli rampası: Engelli rampası, eğik düzlem adı verilen bir basit makinedir.
- C) Vida: Vida, hem eğik düzlem hem de silindir prensibini bir arada kullanır. Yani tek başına bir bileşik makine sayılabilir. Ancak şıklarda daha belirgin bir bileşik makine örneği varsa ona bakacağız.
- D) Bisiklet: Bisiklete baktığımızda tekerlekleri (silindir), pedalları ve zincir mekanizması (dişliler), gidonu (kaldıraç) gibi birçok basit makinenin bir araya geldiğini görüyoruz. Bu yüzden bisiklet, bileşik makinelere çok güzel bir örnektir.
Soruda “en az iki çeşit basit makine” denildiği için, bisiklet bu tanıma en uygun cevaptır.
Sonuç: D) Bisiklet
2)
Kitaba dön