Merhaba sevgili öğrencilerim,
Bugün sizlerle basit makineler konusundaki bu iki güzel soruyu birlikte çözeceğiz. Bu sorular, makaraların çalışma prensiplerini ne kadar iyi anladığımızı ölçmek için harika bir fırsat. Hazırsanız, haydi başlayalım!
Soru 3: İçi su dolu kovayı şekildeki gibi dengede tutarak yukarı doğru hareket ettirmek için sabit ve hareketli makara ile aşağıdaki düzenek kurulmuştur. Kova, sabit ve hareketli makaranın tam ortasına konulmuştur (Sürtünmeler ve makara ağırlığı önemsenmeyecektir.).
Kurulan düzenekle ilgili aşağıdaki yorumlardan hangisi doğrudur?
a) Sistemin dengede kalabilmesi için sabit makaraya uygulanan kuvvet, hareketli makaraya uygulanan kuvvetten daha küçüktür.
b) Su dolu kovayı yukarı doğru hareket ettirmek için hareketli makaradaki ip, sabit makaraya göre iki kat daha fazla çekilmelidir.
c) Kova sabit makaraya doğru yaklaştırılırsa sistemi dengede tutmak için hareketli ve sabit makarada uygulanması gereken kuvvetler eşitlenebilir.
d) Sistemin dengesi bozulmadan kovanın yukarı doğru çıkartılabilmesi için sabit ve hareketli makaraya aşağı yönde kuvvet uygulanmalıdır.
Çözüm:
Sevgili arkadaşlar, bu soruyu çözmeden önce sabit ve hareketli makaraların temel özelliklerini bir hatırlayalım.
- Sabit Makara: Yere veya bir desteğe sabitlenmiştir. Kuvvetin yönünü değiştirir ama kuvvetten kazanç ya da kayıp sağlamaz. Yükü 1 metre kaldırmak için ipi 1 metre çekmemiz gerekir.
- Hareketli Makara: Yük ile birlikte hareket eder. Kuvvetten 2 kat kazanç sağlar, yani yükün yarısı kadar bir kuvvetle yükü kaldırabiliriz. Ancak yoldan 2 kat kayıp vardır. Bu da yükü 1 metre kaldırmak için ipi 2 metre çekmemiz gerektiği anlamına gelir.
Şimdi sorumuzu bu bilgilerle adım adım çözelim:
Adım 1: Sistemi Anlayalım
Görselde, bir kova bir platformun üzerinde duruyor. Bu platformu iki ip taşıyor. Kova tam ortada olduğu için, kovanın ağırlığı (yük) iki ipe eşit olarak paylaştırılır. Diyelim ki kovanın ağırlığı P olsun. O zaman soldaki ipe düşen yük P/2, sağdaki ipe düşen yük de P/2 olur.
Adım 2: Makaraları İnceleyelim
- Sol Taraf: Sabit bir makara var. Sabit makarada kuvvet kazancı yoktur. Bu yüzden bu taraftaki P/2‘lik yükü dengelemek için uygulanması gereken kuvvet de P/2‘dir.
- Sağ Taraf: Hareketli bir makara var. Hareketli makara kuvvetten 2 kat kazanç sağlar. Bu taraftaki P/2‘lik yükü dengelemek için uygulanması gereken kuvvet, yükün yarısıdır. Yani (P/2) / 2 = P/4‘tür.
Adım 3: Şıkları Değerlendirelim
a) Sistemin dengede kalabilmesi için sabit makaraya uygulanan kuvvet (P/2), hareketli makaraya uygulanan kuvvetten (P/4) daha küçüktür.
Bu ifade yanlıştır. P/2, P/4’ten daha büyüktür.
b) Su dolu kovayı yukarı doğru hareket ettirmek için hareketli makaradaki ip, sabit makaraya göre iki kat daha fazla çekilmelidir.
Kovayı, yani platformu, diyelim ki 1 metre yukarı kaldırmak istiyoruz.
- Sabit makaranın olduğu sol tarafta, yoldan kayıp olmadığı için ipi 1 metre çekmemiz gerekir.
- Hareketli makaranın olduğu sağ tarafta, yoldan 2 kat kayıp olduğu için ipi 2 metre çekmemiz gerekir.
Gördüğünüz gibi, hareketli makaradaki ip (2 metre), sabit makaradaki ipe (1 metre) göre iki kat daha fazla çekilmelidir. Bu ifade doğrudur.
c) Kova sabit makaraya doğru yaklaştırılırsa… kuvvetler eşitlenebilir.
Kova sola, yani sabit makaraya yaklaşırsa, soldaki ipe binen yük artar, sağdakine binen yük azalır. Bu durumda kuvvetler arasındaki fark daha da açılır, eşitlenemezler. Bu ifade yanlıştır.
d) …sabit ve hareketli makaraya aşağı yönde kuvvet uygulanmalıdır.
Görsele dikkatlice bakalım. Sabit makarada yükü kaldırmak için ipi aşağı çekeriz. Ancak hareketli makarada yükü kaldırmak için ipi yukarı çekmemiz gerekiyor. İkisine de aynı yönde kuvvet uygulanmaz. Bu ifade yanlıştır.
Sonuç olarak, doğru olan tek seçenek B şıkkıdır.
Doğru Cevap: B
Soru 4: Ağır yükleri kaldırmak ve taşımak amacıyla vinçler kullanılır. Yanda vinç görseli verilmiştir.
Görsel incelendiğinde
I. Vinçlerin yapısında sabit ve hareketli makara bulunur.
II. Sabit makara kuvvetten kazanç sağlar.
III. Hareketli makara, uygulanan kuvvetin yönünü değiştirir.
IV. Görseldeki vinç, iki sabit ve bir hareketli makaradan oluşan palanga sistemi içerir.
çıkarımlarından hangileri yapılabilir?
A) I ve III B) I ve IV C) II ve III D) III ve IV
Çözüm:
Arkadaşlar, vinçler aslında içlerinde birden fazla makaranın bulunduğu sistemlerdir ve bunlara palanga denir. Palangalar, hem sabit hem de hareketli makaraların bir araya gelmesiyle oluşur ve amaçları çok ağır yükleri çok daha az kuvvetle kaldırabilmektir.
Adım 1: Öncülleri Tek Tek İnceleyelim
Haydi şimdi bize verilen ifadelerin doğruluğunu görsel üzerinden kontrol edelim.
I. Vinçlerin yapısında sabit ve hareketli makara bulunur.
Görsele baktığımızda, vincin kolunun ucundaki makaranın yeri değişmiyor, yani o bir sabit makaradır. Yükün bağlı olduğu kancanın üzerindeki makara ise yükle birlikte aşağı yukarı hareket eder, yani o da bir hareketli makaradır. Dolayısıyla bu ifade doğrudur.
II. Sabit makara kuvvetten kazanç sağlar.
Bu temel bir bilgidir ve maalesef yanlıştır. Unutmayın, sabit makaralar sadece kuvvetin yönünü değiştirir, kuvvetten bir kazanç sağlamazlar.
III. Hareketli makara, uygulanan kuvvetin yönünü değiştirir.
Bu ifade de yanlıştır. Hareketli makaralar kuvvetten kazanç sağlar ama kuvvetin yönünü değiştirmezler. Yükü yukarı kaldırmak için ipi yine yukarı doğru çekersiniz.
IV. Görseldeki vinç, iki sabit ve bir hareketli makaradan oluşan palanga sistemi içerir.
Görseli dikkatle inceleyelim.
- Vincin kolunun en tepesinde 1 tane sabit makara var.
- İpin motordan geldiği, vincin kolunun tabanına yakın yerde 1 tane daha sabit makara var.
- Kancanın takılı olduğu, yükle hareket eden 1 tane hareketli makara var.
Yani sistemde toplamda 2 sabit ve 1 hareketli makara bulunuyor. Bu ifade doğrudur.
Adım 2: Doğru İfadeleri Birleştirelim
İncelemelerimiz sonucunda I. ve IV. ifadelerin doğru olduğunu bulduk.
Adım 3: Doğru Şıkkı Bulalım
I ve IV numaralı ifadeleri içeren şık B şıkkıdır.
Doğru Cevap: B
Umarım açıklamalarım anlaşılır olmuştur. Unutmayın, Fen Bilimleri dersinde başarılı olmanın yolu, temel kavramları iyi öğrenmek ve bol bol soru çözmektir. Başarılar dilerim!