Harika bir etkinlik! Merhaba sevgili öğrencilerim, ben Fen Bilimleri öğretmeniniz. Şimdi hep birlikte bu sorulara göz atalım ve basit makineler konusundaki bilgilerimizi pekiştirelim. Unutmayın, fen bilimleri mantık ve dikkat gerektirir. Hadi başlayalım!
1) Aşağıda verilen aletleri basit makine çeşitleriyle eşleştiriniz.
Bu soruda bizden, solda verilen basit makine türlerini, sağdaki günlük hayattan örneklerle doğru bir şekilde eşleştirmemiz isteniyor. Hadi adım adım gidelim.
- a) Eğik düzlem: Eğik düzlem, ağır cisimleri daha az kuvvetle yukarı çıkarmamızı sağlayan rampalardır. Sağdaki listeye baktığımızda IV. Rampa bunun en güzel örneğidir.
- b) Desteğin arada olduğu kaldıraç: Bu kaldıraç türünde destek noktası, yük ile kuvvetin arasında yer alır. Tahterevalli gibi düşünebiliriz. Listemizdeki III. Eşit kollu terazi bu türe bir örnektir. Desteği ortadadır.
- c) Çıkrık: Çıkrık, merkezleri aynı, yarıçapları farklı iki silindirden oluşan bir sistemdir. Genellikle bir kolu çevirerek iş yaparız. VI. Kahve değirmeni tam olarak bu prensiple çalışır. Kolu çevirerek içerideki daha küçük bir mekanizmayı döndürürüz.
- ç) Kuvvetin arada olduğu kaldıraç: Bu tip kaldıraçlarda kuvvet, destek ile yük arasında uygulanır. Bu kaldıraçlarda her zaman kuvvetten kayıp, yoldan kazanç vardır. I. Maşa, bu kaldıraç türünün en bilinen örneklerindendir. Maşayı ortasından tutar (kuvvet), ucuyla bir şeyi kavrarız (yük).
- d) Yükün arada olduğu kaldıraç: Burada ise yük, destek ile kuvvetin arasındadır. Bu kaldıraçlar her zaman kuvvetten kazanç sağlar. II. El arabası bu duruma harika bir örnektir. Tekerlek destek noktasıdır, yük ortadaki hazneye konulur ve biz kollardan kuvvet uygularız.
- e) Vida: Vida, aslında bir silindirin etrafına sarılmış eğik düzlemdir. V. Şişe kapağı da dönerken vidalama prensibiyle şişeyi kapatır.
Sonuç olarak eşleştirme şu şekilde olmalıdır:
a – IV
b – III
c – VI
ç – I
d – II
e – V
2) Aşağıdaki soruları yukarıda numaralandırılmış şekillere göre cevaplayınız. (Makara ve kaldıraç çubuklarının ağırlıkları ihmal edilmiştir.)
Şimdi de bu 6 farklı basit makine düzeneğini analiz ederek soruları cevaplayalım. Önce her bir düzeneğin bize ne kazandırıp ne kaybettirdiğini bulalım. Unutmayın, bir basit makinede kuvvet kazancı, kuvvet kolunun yük koluna bölünmesiyle bulunur. Eğer bu oran 1’den büyükse kuvvetten kazanç, 1’den küçükse kuvvetten kayıp, 1’e eşitse ne kazanç ne de kayıp vardır.
a) Hangisi ya da hangileri kuvvetten ya da yoldan kazanç sağlamaz? Yazınız.
Bu soruda kuvvet kazancının tam olarak 1 olduğu, yani kuvvetten veya yoldan ne kazancın ne de kaybın olduğu düzenekleri bulmamız isteniyor.
Çözüm:
Adım 1: 1 numaralı düzeneği inceleyelim. Bu bir kaldıraç. Desteğe olan uzaklıklara bakalım. Kuvvet kolu (kuvvetin desteğe uzaklığı) 2 metre. Yük kolu (yükün desteğe uzaklığı) da 2 metre. Kuvvet kazancı = Kuvvet Kolu / Yük Kolu = 2/2 = 1. Yani bu düzenekte kazanç veya kayıp yoktur.
Adım 2: 2 numaralı düzeneği inceleyelim. Bu bir sabit makara. Sevgili öğrenciler, unutmamanız gereken en önemli bilgilerden biri de sabit makaraların kuvvetten ya da yoldan kazanç sağlamadığıdır. Sadece kuvvetin yönünü değiştirerek iş yapma kolaylığı sağlarlar. Dolayısıyla kuvvet kazancı 1’dir ve bu düzenekte de kazanç veya kayıp yoktur.
Adım 3: Diğer düzeneklere hızlıca bakalım. 3 numarada hareketli makara (kazanç var), 4 numarada kuvvet kolu yük kolundan uzun (kazanç var), 5 numarada eğik düzlem (kazanç var), 6 numarada kuvvet kolu yük kolundan uzun (kazanç var).
Sonuç:
1 ve 2 numaralı düzenekler kuvvetten ya da yoldan kazanç sağlamaz.
b) Hangisi ya da hangileri kuvvetten kazanç sağlarken yoldan kaybeder? Yazınız.
Burada da kuvvet kazancının 1’den büyük olduğu düzenekleri bulmamız gerekiyor. Bir işi daha az kuvvetle yapıyorsak (kuvvetten kazanıyorsak), aynı işi yapabilmek için yolu uzatmamız gerekir (yoldan kaybederiz). Bu, fiziğin temel bir kuralıdır.
Çözüm:
Adım 1: 3 numaralı düzeneğe bakalım. Bu bir hareketli makara. Hareketli makaralar, yükü taşıyan ip sayısınca kuvvet kazancı sağlar. Burada yük 2 ip tarafından taşındığı için kuvvet kazancı 2’dir. 1’den büyük olduğu için kuvvetten kazanç vardır.
Adım 2: 4 numaralı düzeneğe bakalım. Bu bir kaldıraç. Kuvvet kolu 3 metre, yük kolu 1 metre. Kuvvet kazancı = 3/1 = 3. 1’den büyük olduğu için kuvvetten kazanç vardır.
Adım 3: 5 numaralı düzeneğe bakalım. Bu bir eğik düzlem. Eğik düzlemde kuvvet kazancı, yolun uzunluğunun (8 m) yüksekliğe (4 m) bölünmesiyle bulunur. Kuvvet kazancı = 8/4 = 2. 1’den büyük olduğu için kuvvetten kazanç vardır.
Adım 4: 6 numaralı düzeneğe bakalım. Bu da bir kaldıraç. Destek en solda. Yük kolu (yükün desteğe uzaklığı) 2 metre. Kuvvet kolu (kuvvetin desteğe uzaklığı) ise 2 m + 2 m = 4 metredir. Kuvvet kazancı = 4/2 = 2. 1’den büyük olduğu için kuvvetten kazanç vardır.
Sonuç:
3, 4, 5 ve 6 numaralı düzenekler kuvvetten kazanç sağlarken yoldan kaybeder.
c) Hangisi ya da hangileri yoldan kazanç sağlarken kuvvetten kaybeder? Yazınız.
Bu soruda ise kuvvet kazancının 1’den küçük olduğu, yani uyguladığımız kuvvetin yükten daha büyük olduğu durumları arıyoruz. Böyle bir durumda yoldan kazanırız, yani daha kısa bir hareketle işi tamamlarız.
Çözüm:
Adım 1: Yukarıda tüm düzeneklerin kuvvet kazançlarını hesaplamıştık. Tekrar gözden geçirelim:
- 1. Düzenek: Kuvvet Kazancı = 1
- 2. Düzenek: Kuvvet Kazancı = 1
- 3. Düzenek: Kuvvet Kazancı = 2
- 4. Düzenek: Kuvvet Kazancı = 3
- 5. Düzenek: Kuvvet Kazancı = 2
- 6. Düzenek: Kuvvet Kazancı = 2
Adım 2: Gördüğümüz gibi, hesapladığımız kuvvet kazançlarından hiçbiri 1’den küçük değil. Kuvvetten kaybetmemiz için kaldıraçlarda kuvvet kolunun yük kolundan kısa olması gerekirdi. Şekillerde böyle bir durum bulunmuyor.
Sonuç:
Hiçbiri. Verilen düzeneklerin hiçbiri yoldan kazanç sağlayıp kuvvetten kaybettirmez.
Umarım açıklamalarım anlaşılır olmuştur. Basit makineler konusu pratik yaptıkça daha da kolaylaşacaktır. Başarılar dilerim!