Hayatımızı Kolaylaştıran Makineler

[Aylin's]

BASİT MAKİNELER

Bir işi daha kolay yapabilmek için kullanılan düzeneklere basit makineler denir Bu basit makineler kuvvetin doğrultusunu, yönünü ve değerini değiştirerek günlük hayatta iş yapmamızı kolaylaştırır

Basit Makinelerin Genel Özellikleri
1 Basit makine ile, kuvveten, hızdan ve yoldan kazanç sağlanabilir Fakat aynı anda hepsinden kazanç sağlanamazBirinden kazanç varsa, diğerlerinden aynı oranda kayıp vardır
2 Kuvvet kazancı, yükün kuvvete oranı olarak ifade edilir Yük kuvvet ile dengede ise,

3 Hiç bir basit makinede işten kazanç yoktur Hatta sürtünme gibi nedenlerden dolayı kayıp vardır Sürtünmenin olmadığı ideal basit makinelerde işten kayıp yoktur Bu durumda makine tam kapasite ile çalışır
4 Basit makinelerde iş eşitliği prensibi geçerlidir

KALDIRAÇLAR
a Destek ortada ise,
Sağlam bir destek etrafında dönebilen çubuklara kaldıraç denir
Bir kaldıraçta kuvvetin desteğe olan uzaklığına (x) kuvvet kolu, yükün desteğe uzaklığına yük kolu denir
Şekildeki desteğin ortada olduğu ağırlığı önemsiz kaldıraç dengede iken, yük ile kuvvet arasındaki ilişki F x = P y dir
Burada P ile F kuvvetleri paralel olduğu için çubuğa dik bileşenlerini almaya gerek yoktur

Kuvvet kolu, yük kolundan büyük (x > y) ise, kuvvetten kazanç sağlanır ve cisimler ağırlığından daha küçük kuvvetlerle dengede tutulabilirler
Bu tip basit makinelere örnek olarak pense, makas, tahtarevalli, kerpeten, manivela ve eşit kollu terazi sayılabilir

b Destek uçta ise,
Şekildeki ağırlığı önemsiz olan kaldıraçta, F ile P arasındaki ilişki F x = P y dir
Bu tip kaldıraçlarda, x > y olduğundan kuvvetten kazanç sağlanır

El arabası, gazoz açacağı, fındık kırma makinesi, kağıt delgi zımbası bu tip kaldıraca örnek olarak verilebilir

c Yük ve destek uçta ise,
Şekildeki ağırlığı önemsiz olan kaldıraçta, F ile P arasındaki ilişki yine; F x = P y dir
x > y olduğundan kuvvetten kayıp, yoldan ise kazanç vardır

Cımbız ve maşa bu tip kaldıraçlara örnek olarak verilebilir

MAKARALAR
Makaralar sabit bir eksen etrafında serbestçe dönebilen, çevresinde ipin geçebilmesi için oluğu olan basit bir makinedir
a Sabit makaralar : Çevresinden geçen ip çekildiğinde yalnızca dönme hareketi yapabilen makaralara sabit makara denir
Paralel kuvvetler mantığına göre
F r = P r  F = P dir


Makara ile ip arasında sürtünme önemsiz iken aynı ipin bütün noktalarındaki gerilme kuvveti aynı olduğundan F = P dirKuvvetten kazanç yoktur

b Hareketli Makara
Çevresinden geçen ip çekildiğinde hem dönebilen hem de yükselip alçalabilen makaralara hareketli makara denir
Aynı ipin bütün noktalarındaki gerilme kuvveti aynı olduğundan, dengenin şartına göre,



Ağırlığı ihmal edilen hareketli makarada kuvvetten kazanç vardır Hareketli makarada F kuvveti ile ipin ucu h kadar çekilirse, karşılıklı paralel iplerin her birinden h/2 kadar kısalma olur ve cisim h/2 kadar yükselir
Şekilde, makara ağırlıkları önemsiz düzenekte F ile P arasındaki ilişki denge şartından bulunabilir Sürtünmeler önemsiz iken aynı ipin bütün noktalarındaki gerilme kuvvetleri eşit olur Yukarı yönlü kuvvetlerin toplamı aşağı yönlü kuvvetlerin toplamına eşit olduğundan,




PALANGALAR
Hareketli ve sabit makara gruplarından oluşan sistemlere palanga denir Makara ağırlıkları ve sürtünmelerin önemsiz olduğu palanga sistemlerinde, kuvvet ile yük arasındaki ilişki, makaralarda olduğu gibi denge şartlarından bulunur
Makara ağrılıkları ihmal edilmiyor ise, hareketli makaraların ağırlıkları yüke ilave edilerek aynı işlem yapılır Sabit makaraların ağırlıkları ise, tavana bağlı olan iplerle ya da bağlantı maddeleriyle dengelenir



EĞİK DÜZLEM
Ağır yükleri belli yüksekliğe kaldırmak zor olduğu zaman eğik düzlem yardımıyla yükten daha az bir kuvvet ile cisimler istenilen yüksekliğe çıkarılabilir
Sürtünmeler önemsiz ise, eğik düzlemde iş prensibi geçerlidir
Kuvvet Kuvvet yolu = Yük Yük yol
F ℓ = P h

Kuvvet yolu, kuvvete paralel olan S yolu, yük yolu ise, yüke paralel olan h yoludur Kuvvetten kazanç sağlanır Fakat aynı oranda yoldan kayıp olur

ÇIKRIK
Dönme eksenleri aynı yarıçapları farklı iki silindirin oluşturduğu sisteme çıkrık denir
Şekilde görüldüğü gibi yük, yarıçapı küçük olan silindirin çevresine dolanan ipin ucuna asılır Kuvvet ise, silindire bağlı kolun ucuna uygulanır
Yük ve kuvvet arasındaki ilişki;
F R = P r dir
R > r olduğundan kuvvetten kazanç vardır

Daha küçük F kuvveti ile dengede tutmak veya yükü sabit hızla çıkarmak için oranını küçültmek gerekir
Et kıyma makinesi, el matkabı, araba direksiyonu, tornavida, kapı anahtarı gibi araçlar çıkrığa örnektir

DİŞLİLER
Dişli çarklar, üzerinde eşit aralıklarla dişler bulunan ve bir eksen etrafında dönebilen silindir şeklindeki basit makinedirDişler çarkların birbirine geçmesini sağlar Dişlilerden birine uygulanan kuvvet dişler yardımı ile diğerine iletilir Dişlilerin çalışma prensibi çıkrığınkine benzer
Eş merkezli dişliler birbirine perçinli olduğu için hep aynı yönde dönerler ve devir sayıları da eşittir

Şekildeki gibi birbirine temas halinde olan dişliler için, her bir dişli bir öncekine göre,

a Zıt yönlerde dönerler Dolayısıyla K ve M aynı yönde döner
b Devir sayıları yarıçapları ile ters orantılıdır
c K ve M nin aralarındaki devir sayıları oranı L nin yarı çapına bağlı değildir
Devir sayıları f1 ve f3 olarak kabul edelirse, K ve M dişlilerinin devir sayıları arasındaki ilişki;
f1 r1 = f3 r3 olur

KASNAKLAR
Kasnaklar dişleri olmadığı için kayış ya da iple birbirlerine bağlanırlar
Devir sayıları yine yarı çapları ile ters orantılıdır

f1 r1 = f2 r2

Dönme yönleri ise, şekilde görüldüğü gibi kayışların bağlanma şekline göre değişir


Birbirini döndüren dişli ve kasnaklarda, dönme sayısı ile yarı çapların çarpımı eşittir

VİDA
Vida, iki yüzeyi birbirine birleştirirken, en çok kullanılan, basit makinelerden birisidir Vidada iki diş arasındaki uzaklığa vida adımı denir Vidayı tahtaya vidalamak için tornavida ile kuvvet uygulayarak döndürmek gerekir
Vida başı bir tam dönüş yaptığında vida, vida adımı (a) kadar yol alır N kez döndüğünde ise N a kadar yol alır

Vidayı döndürmek için uygulanan F kuvvetinin yaptığı iş, vida tahtaya girerken direngen kuvvetinin yaptığı işe eşittir
İş prensibinden
Kuvvet Kuvvet yolu = Yük yük yolu
3F 2r = R a dır
Vidanın baş kısmı daire olduğu için bir turda kuvvet yolu dairenin çevre uzunluğu kadar (2r) olur
Bunların yanı sıra kama, tekerlek gibi iş kolaylığı sağlayan basit makine çeşitleri de vardır

KASNAKLAR
Kasnaklar dişleri olmadığı için kayış ya da iple birbirlerine bağlanırlar
Devir sayıları yine yarı çapları ile ters orantılıdır

f1 r1 = f2 r2