📄 11. Sınıf Fizik: Basit makinalar Çalışma Kağıdı

💡 Çözüm Adımları:

\(P\) ağırlıklı bir yükü \(P/2\) büyüklüğünde bir kuvvetle dengelemek, kuvvetten 2 kat kazanç sağlamak demektir. Bu durumda, en az bir hareketli makara içeren bir sistem kullanılmalıdır. Örneğin, bir hareketli makara ve bir sabit makaradan oluşan palanga sistemi veya sadece bir hareketli makara kullanılabilir.
- Sadece bir hareketli makara kullanıldığında, yükü taşıyan ipin iki kolu olduğu için kuvvet kazancı 2 olur. Uygulanan kuvvet \(F = P/2\) olur.
- Bir sabit makara ile bir hareketli makaranın birleşimi olan palanga sisteminde de kuvvet kazancı 2 olabilir. Bu durumda, sabit makara kuvvetin yönünü değiştirmek ve iş yapma kolaylığı sağlamak için kullanılırken, hareketli makara kuvvet kazancını sağlar.
Kuvvet kazancı, yükün kuvvete oranıdır: \(K = P/F = P / (P/2) = 2\).

💡 Çözüm Adımları:

Sürtünmelerin önemsiz olduğu bir eğik düzlemde, yapılan iş ile alınan iş birbirine eşittir.
- Yükü kaldırmak için yapılan iş (alınan iş): \(W_{alınan} = P \cdot h\)
- Eğik düzlem boyunca uygulanan kuvvetin yaptığı iş (verilen iş): \(W_{verilen} = F \cdot L\)
Sürtünmesiz olduğu için \(W_{alınan} = W_{verilen}\) yani \(P \cdot h = F \cdot L\) olur.
Kuvvet kazancı, yükün kuvvete oranıdır: \(K = P/F\).
Yukarıdaki eşitlikten \(P/F = L/h\) bulunur. Dolayısıyla, kuvvet kazancı eğik düzlemin boyunun yüksekliğine oranına eşittir: \(K = L/h\).
Verim, alınan işin verilen işe oranıdır: \(Verim = \frac{W_{alınan}}{W_{verilen}}\). Sürtünmeler önemsiz olduğu için \(W_{alınan} = W_{verilen}\) ve bu durumda verim %100'dür.

💡 Çözüm Adımları:

Tornavida, bir vidayı sıkmak için kullanılırken çıkrık ve eğik düzlem (vida kendisi bir eğik düzlem türüdür) prensiplerini bir arada kullanır.
- Çıkrık prensibi: Tornavidanın sapı, kuvvet kolu olarak işlev görür. Sapın yarıçapı (veya döndürüldüğü kolun uzunluğu), vidayı döndüren milin yarıçapından (veya vidanın kendisinin dönme ekseninden) çok daha büyüktür. Bu durum, kuvvetten kazanç sağlar. Uygulanan küçük bir kuvvetle, vida üzerinde büyük bir dönme momenti (tork) oluşturulur. Kuvvet kazancı, kuvvet kolunun yarıçapının yük kolunun yarıçapına oranıdır.
- Eğik düzlem prensibi: Vidanın kendisi, etrafına sarılmış bir eğik düzlem gibidir. Vida adımı ne kadar küçükse (yani dişler ne kadar sık ise), vidayı döndürmek için o kadar az kuvvet gerekir, bu da kuvvet kazancını artırır. Ancak bu durumda vidanın ilerlemesi için daha fazla tur döndürülmesi gerekir (yoldan kayıp).
Temel faktörler:
1. Tornavida sapının yarıçapı (kuvvet kolu): Sapın yarıçapı ne kadar büyük olursa, kuvvet kazancı o kadar artar.
2. Vidanın yarıçapı (yük kolu): Vidanın yarıçapı ne kadar küçük olursa, kuvvet kazancı o kadar artar.
3. Vida adımı: Vida adımı ne kadar küçük olursa, vida üzerinde oluşan kuvvet o kadar büyük olur ve kuvvet kazancı artar.