Bileşik makine Ders Notu

Bileşik Makineler ⚙️

Basit makineler, iş yapmayı kolaylaştıran araçlardır. Tek bir hareket prensibine dayanırlar. Bileşik makineler ise, birden fazla basit makinenin bir araya gelerek oluşturduğu daha karmaşık sistemlerdir. Bu makineler, tek bir basit makineye göre daha büyük avantajlar sağlayabilir ve daha karmaşık işleri daha kolay bir şekilde yapmamıza olanak tanır.

Bileşik Makinelerin Avantajları

• İş Yapma Kolaylığı: Birden fazla basit makinenin birleşimi, uygulanan kuvvetin etkisini artırarak daha ağır yüklerin kaldırılmasına veya daha zorlu işlerin yapılabilmesine yardımcı olur.
• Hareket Dönüşümü: Farklı basit makineler, hareketin yönünü veya şeklini değiştirebilir. Örneğin, bir makara sistemi ile dikey hareketi yatay harekete dönüştürebiliriz.
• Kuvvet Kazancı: Bileşik makineler, uyguladığımız kuvvetten daha büyük bir kuvvet elde etmemizi sağlayabilir. Bu, daha az kuvvetle daha çok iş yapmamız anlamına gelir.

Bileşik Makine Örnekleri ve Yapısı

Bileşik makineler günlük hayatımızda pek çok yerde karşımıza çıkar. İşte bazı örnekler:

1. Makas

Makas, iki adet kaldıraç ve iki adet kama (kesici ağızlar) prensibinin birleştiği bir bileşik makinedir. Kallanlar, ortadaki menteşe etrafında döner. Tutma yerlerine uygulanan kuvvet, kesici uçlarda daha büyük bir kuvvete dönüşerek kağıt, kumaş gibi malzemeleri keser.

2. El Testeresi

El testeresi, bir kaldıraç (sap kısmı) ve bir kama (dişli testere bıçağı) prensibini birleştirir. Sap kısmına uygulanan kuvvet, testere dişlerinin ahşap gibi malzemeleri kesmesini sağlar.

3. Bisiklet

Bisiklet, tekerlekler (silindir), pedallar (kaldıraç), zincir ve dişliler (kasnaklar) gibi birçok basit makinenin bir araya geldiği karmaşık bir bileşik makinedir. Pedallara uygulanan kuvvet, zincir aracılığıyla arka tekerleğe aktarılır ve bisikletin hareket etmesini sağlar. Farklı dişli oranları sayesinde yokuşlarda daha az kuvvetle tırmanmak veya düz yolda daha hızlı gitmek mümkün olur.

4. Vinç

Vinçler genellikle birden fazla makara sistemini ve kaldıraç prensibini bir arada kullanır. Makaralar, ağır yükleri yukarı kaldırmak için gereken kuvveti azaltırken, kaldıraç kolları da yükü hareket ettirmek için kullanılır.

5. Tornavida

Tornavida, bir kaldıraç (sap) ve bir silindir (mil) prensibini birleştirir. Sap kısmına uygulanan dönme hareketi, milin ucundaki vidanın sıkılmasını veya gevşetilmesini sağlar.

Bileşik Makinelerde Kuvvet Kazancı ve Yol / İş İlişkisi

Bileşik makinelerde de basit makinelerdeki gibi kuvvet kazancı vardır. Ancak bu kazanç, genellikle uygulanan kuvvetin daha uzun bir yol boyunca hareket ettirilmesiyle elde edilir. İş prensibine göre, yapılan işin (kuvvet x yol) değişmediğini unutmamalıyız. Eğer kuvvet kazancı varsa, bu, kuvvetin daha uzun bir yol boyunca uygulanmasıyla dengelenir.

Örneğin, bir makara sisteminde yükü 1 metre yukarı kaldırmak için ipi 2 metre çekmemiz gerekebilir. Bu durumda kuvvet kazancı 2'dir, ancak ipi çekmek için daha uzun bir yol kat etmiş oluruz.

Örnek Çözümlü Soru:

Bir bileşik makine, bir kaldıraç ve bir makara sisteminden oluşmaktadır. Yükü 10 cm yukarı kaldırmak için, kaldıraç koluna 50 cm boyunca kuvvet uygulanması gerekmektedir. Eğer yük 20 N ise, uygulanan kuvvet kaç N'dur?

Çözüm:

Bu bileşik makine için yol kazancını hesaplayalım:

Yol Kazancı = Uygulanan Kuvvetin Yol / Yükün Kaldırıldığı Yol

Yol Kazancı = \( \frac{50 \text{ cm}}{10 \text{ cm}} = 5 \)

Kuvvet kazancı da yol kazancına eşittir:

Kuvvet Kazancı = \( 5 \)

Kuvvet Kazancı = Yük / Uygulanan Kuvvet

\( 5 = \frac{20 \text{ N}}{\text{Uygulanan Kuvvet}} \)

Uygulanan Kuvvet = \( \frac{20 \text{ N}}{5} = 4 \text{ N} \)

Bu bileşik makineyi kullanarak 20 N'luk bir yükü, sadece 4 N'luk bir kuvvet uygulayarak kaldırabiliriz.

Bileşik Makinelerin Verimliliği

Gerçek hayatta kullanılan bileşik makinelerde sürtünme gibi nedenlerle bir miktar enerji kaybı olur. Bu nedenle, bileşik makinelerin verimliliği her zaman %100'den azdır. Verimlilik, sistemin ürettiği faydalı işin, sisteme uygulanan toplam işe oranıdır.

Verimlilik = \( \frac{\text{Faydalı İş}}{\text{Yapılan İş}} \times 100 \)

Faydalı iş, yükün kaldırılması için yapılan iştir. Yapılan iş ise, sisteme uygulanan kuvvete karşılık gelen iştir.