🎓 8. Sınıf (Lgs)
📚 8. Sınıf Fen Bilimleri
💡 8. Sınıf Fen Bilimleri: Basit Makineler Çözümlü Örnekler
8. Sınıf Fen Bilimleri: Basit Makineler Çözümlü Örnekler
Örnek 1:
Bir öğrenci, bir kaya parçasını yerinden oynatmak için kaldıraç kullanıyor. Öğrenci, destek noktasını kayaya 1 metre uzaklığa yerleştiriyor ve kaldıraç çubuğunun diğer ucundan 3 metre mesafede 100 N'luk bir kuvvet uyguluyor. 👉 Buna göre, öğrenci kayaya kaç N'luk bir kuvvet uygulamıştır? (Sürtünmeler önemsizdir.)
Çözüm:
Bu bir birinci tip kaldıraç örneğidir. Destek noktası kuvvet ile yük arasındadır.
- 💡 Kaldıraç Prensibi: Kuvvet \( \times \) Kuvvet Kolu = Yük \( \times \) Yük Kolu
- Verilenler:
- Kuvvet (F) = \( 100 \text{ N} \)
- Kuvvet Kolu (\(K_K\)) = \( 3 \text{ m} \)
- Yük Kolu (\(Y_K\)) = \( 1 \text{ m} \)
- Hesaplama: \[ F \times K_K = Y \times Y_K \] \[ 100 \text{ N} \times 3 \text{ m} = Y \times 1 \text{ m} \] \[ 300 = Y \times 1 \] \[ Y = 300 \text{ N} \]
Örnek 2:
Bir inşaat işçisi, sabit bir makara kullanarak 200 N ağırlığındaki bir çimento torbasını yukarı çekmek istiyor. 🏗️ İşçi torbayı 5 metre yukarı çekmek için ipi kaç metre çekmelidir ve kaç N kuvvet uygulamalıdır? (Makara ağırlığı ve sürtünmeler önemsizdir.)
Çözüm:
Sabit makaralar, kuvvetin yönünü değiştirmek için kullanılır, ancak kuvvet kazancı sağlamazlar.
- 💡 Sabit Makara Özellikleri:
- Kuvvet kazancı veya kaybı yoktur. Uygulanan kuvvet, yüke eşittir.
- İşten kazanç veya kayıp yoktur.
- Kuvvetin yönünü değiştirir.
- Yoldan kazanç veya kayıp yoktur. Yükün yükseldiği mesafe kadar ip çekilir.
- Verilenler:
- Yük (Çimento Torbası Ağırlığı) = \( 200 \text{ N} \)
- Yükün Yükselme Mesafesi = \( 5 \text{ m} \)
- Hesaplama:
- Uygulanması gereken kuvvet: Sabit makarada kuvvet kazancı olmadığından, uygulanması gereken kuvvet yükün ağırlığına eşittir.
Kuvvet = \( 200 \text{ N} \) - Çekilmesi gereken ipin uzunluğu: Yoldan kayıp veya kazanç olmadığından, yükün yükselme mesafesi kadar ip çekilmelidir.
Çekilen ipin uzunluğu = \( 5 \text{ m} \)
Örnek 3:
Aşağıda verilen hareketli makara sisteminde 60 N ağırlığındaki bir yük dengelenmiştir. 📦 Makaraların ağırlıkları ve sürtünmeler önemsiz olduğuna göre, yükü dengelemek için uygulanması gereken F kuvveti kaç N'dur?
Çözüm:
Hareketli makaralar, kuvvetten kazanç sağlayan basit makinelerdir.
- 💡 Hareketli Makara Özellikleri:
- Kuvvetten kazanç sağlar. Genellikle kuvvet kazancı 2 katıdır.
- Yoldan kayıp vardır. Yükün yükseldiği mesafenin 2 katı kadar ip çekilir.
- İşten kazanç veya kayıp yoktur.
- Verilenler:
- Yükün Ağırlığı (P) = \( 60 \text{ N} \)
- Hesaplama:
- Hareketli makarada yük, makarayı alttan destekleyen iki ip tarafından taşınır. Bu nedenle, yükü dengelemek için uygulanması gereken kuvvet, yükün ağırlığının yarısı kadardır. \[ F = \frac{P}{2} \] \[ F = \frac{60 \text{ N}}{2} \] \[ F = 30 \text{ N} \]
Örnek 4:
Bir mobilya ustası, ağır bir dolabı kamyona yüklemek için uzunluğu 4 metre olan bir eğik düzlem kullanıyor. 🚚 Dolabın ağırlığı 800 N ve kamyonun yerden yüksekliği 1 metredir. Sürtünmeler önemsiz olduğuna göre, dolabı eğik düzlem üzerinde sabit hızla yukarı çekmek için uygulanması gereken kuvvet kaç N'dur?
Çözüm:
Eğik düzlemler, kuvvetten kazanç sağlayan basit makinelerdir.
- 💡 Eğik Düzlem Prensibi: Kuvvet \( \times \) Eğik Düzlem Uzunluğu = Yük \( \times \) Yükseklik
- Verilenler:
- Yük (Dolabın Ağırlığı) (P) = \( 800 \text{ N} \)
- Eğik Düzlem Uzunluğu (L) = \( 4 \text{ m} \)
- Yükseklik (h) = \( 1 \text{ m} \)
- Hesaplama: \[ F \times L = P \times h \] \[ F \times 4 \text{ m} = 800 \text{ N} \times 1 \text{ m} \] \[ 4F = 800 \] \[ F = \frac{800}{4} \] \[ F = 200 \text{ N} \]
Örnek 5:
Bir kuyudan su çekmek için kullanılan bir çıkrık sisteminde, kolun uzunluğu 50 cm, su kovasının bağlı olduğu silindirin yarıçapı ise 10 cm'dir. 💧 Kovayı ve suyu dengelemek için çıkrık koluna 40 N kuvvet uygulandığına göre, su kovasının toplam ağırlığı kaç N'dur? (Sürtünmeler önemsizdir.)
Çözüm:
Çıkrık, kuvvetten kazanç sağlayan bir basit makinedir. Silindirin ve kolun birlikte dönmesi prensibine dayanır.
- 💡 Çıkrık Prensibi: Uygulanan Kuvvet \( \times \) Kuvvet Kolunun Uzunluğu = Yük \( \times \) Silindirin Yarıçapı
- Verilenler:
- Kuvvet (F) = \( 40 \text{ N} \)
- Kuvvet Kolu (R) = \( 50 \text{ cm} \)
- Silindir Yarıçapı (r) = \( 10 \text{ cm} \)
- Hesaplama: (Önce birimleri aynı yapalım. Santimetre olarak devam edebiliriz.) \[ F \times R = Y \times r \] \[ 40 \text{ N} \times 50 \text{ cm} = Y \times 10 \text{ cm} \] \[ 2000 = Y \times 10 \] \[ Y = \frac{2000}{10} \] \[ Y = 200 \text{ N} \]
Örnek 6:
Bir bisikletin pedallarına bağlı büyük dişli çarkın 40 dişi, arka tekerleğe bağlı küçük dişli çarkın ise 20 dişi vardır. 🚴♂️ Pedalların bağlı olduğu büyük dişli çark 5 tam tur döndüğünde, arka tekerleğe bağlı küçük dişli çark kaç tur döner ve hangi yönde döner? (Dişliler birbirine doğrudan temas etmektedir.)
Çözüm:
Dişli çarklar, hareketin yönünü ve hızını değiştirmek için kullanılan basit makinelerdir.
- 💡 Dişli Çark Prensibi:
- Birbirine temas eden dişliler ters yönde döner.
- Diş sayısı ile tur sayısı ters orantılıdır. Yani, Diş Sayısı \( \times \) Tur Sayısı = Sabit. \[ N_1 \times Z_1 = N_2 \times Z_2 \]
- Burada \( N \) tur sayısı, \( Z \) ise diş sayısıdır.
- Verilenler:
- Büyük Dişli Çarkın Diş Sayısı (\(Z_1\)) = \( 40 \)
- Küçük Dişli Çarkın Diş Sayısı (\(Z_2\)) = \( 20 \)
- Büyük Dişli Çarkın Tur Sayısı (\(N_1\)) = \( 5 \) tur
- Hesaplama:
- Dönüş Yönü: Dişliler birbirine doğrudan temas ettiği için, büyük dişli çark saat yönünde dönerse, küçük dişli çark saat yönünün tersine döner.
- Tur Sayısı: \[ N_1 \times Z_1 = N_2 \times Z_2 \] \[ 5 \text{ tur} \times 40 = N_2 \times 20 \] \[ 200 = 20 \times N_2 \] \[ N_2 = \frac{200}{20} \] \[ N_2 = 10 \text{ tur} \]
Örnek 7:
Bir marangoz, ağır bir tahta parçasını kaldırmak için bir levye (kaldıraç) kullanıyor. Levye, uzun bir demir çubuk ve destek noktası görevi gören küçük bir tahta takozdan oluşuyor. Marangoz, levyenin bir ucunu tahta parçasının altına sokuyor, takozu tahta parçasına yakın bir yere yerleştiriyor ve levyenin diğer ucuna bastırarak tahtayı kaldırıyor. 🔨
Bu durumda levye, basit makinelerin hangi temel ilkesine göre çalışır ve marangoza ne gibi bir avantaj sağlar?
Çözüm:
Bu durum, günlük hayatta sıkça karşılaşılan bir kaldıraç kullanım örneğidir.
- 💡 Temel İlke: Marangozun kullandığı levye, birinci tip kaldıraç prensibine göre çalışır. Destek noktası (takoz), yük (ağır tahta parçası) ile kuvvet (marangozun uyguladığı baskı) arasında yer alır.
- Avantajları:
- Kuvvet Kazancı: Marangoz, destek noktasını yüke ne kadar yakın ve kuvvet uygulama noktasını destekten ne kadar uzak tutarsa, uyguladığı kuvvet kolu yük kolundan o kadar uzun olur. Bu durum, kuvvetten kazanç sağlar. Yani marangoz, tahtanın ağırlığından daha az bir kuvvet uygulayarak tahtayı kaldırabilir.
- İş Yapma Kolaylığı: Basit makinelerin temel amacı, iş yapma kolaylığı sağlamaktır. Levye, marangozun tek başına kaldıramayacağı kadar ağır bir yükü daha az çaba harcayarak kaldırmasına olanak tanır. İşin toplam miktarı değişmez (işten kazanç olmaz), ancak işi yapmak için gereken kuvvet azalır ve bu da işi kolaylaştırır.
- Kuvvetin Yönünü Değiştirme: Marangoz levyeyi aşağı doğru iterek, tahta parçasının yukarı doğru kalkmasını sağlar. Bu da kuvvetin yönünü değiştirerek iş yapmayı kolaylaştırır.
Örnek 8:
Bir palanga sisteminde, 120 N ağırlığındaki bir yük, bir sabit ve iki hareketli makara kullanılarak dengelenmiştir. ⛓️ Makaraların ağırlıkları ve sürtünmeler önemsiz olduğuna göre, yükü dengelemek için uygulanması gereken F kuvveti kaç N'dur?
Çözüm:
Palanga sistemleri, birden fazla makaranın bir araya getirilmesiyle oluşturulan ve genellikle yüksek kuvvet kazancı sağlayan basit makinelerdir.
- 💡 Palanga Prensibi: Palanga sistemlerinde kuvvet kazancı, yükü yukarı doğru destekleyen ip sayısı kadardır.
- Verilenler:
- Yükün Ağırlığı (P) = \( 120 \text{ N} \)
- Sistemde 1 sabit ve 2 hareketli makara var.
- Hesaplama:
- Bu tür bir palanga sisteminde, yükü yukarı doğru destekleyen ip sayısını belirlemeliyiz. Sistemin çizimini metinsel olarak hayal edelim: İp, sabit makaradan geçer, ardından ilk hareketli makaranın altından geçer, sonra ikinci hareketli makaranın altından geçer ve en son makara sisteminin tavanına veya başka bir sabit noktaya bağlanır.
- Yükü doğrudan destekleyen hareketli makaraların altından geçen ip parçalarını sayarız. Bu sistemde genellikle 4 ip yükü destekler (iki hareketli makara olduğu için her bir hareketli makara 2 ip ile desteklenir).
- Kuvvet kazancı = Yükü destekleyen ip sayısı = \( 4 \) \[ F = \frac{P}{\text{Kuvvet Kazancı}} \] \[ F = \frac{120 \text{ N}}{4} \] \[ F = 30 \text{ N} \]
Daha Fazla Soru ve İçerik İçin QR Kodu Okutun
https://www.eokultv.com/atolye/8-sinif-fen-bilimleri-basit-makineler/sorular