💡 8. Sınıf Fen Bilimleri: Kaldıraçlar Ve Eğik Düzlem Çözümlü Örnekler

• Yük (G): \(100 \text{ N}\)
• Yük Kolu (\(d_G\)): \(2 \text{ m}\)
• Kuvvet Kolu (\(d_F\)): \(4 \text{ m}\)
• Uygulanması Gereken Kuvvet (F): ?

Formülü uygulayalım:

Her iki tarafı 4'e bölersek:

👉 Yani, kaldıracı dengelemek için \(50 \text{ N}\) büyüklüğünde bir kuvvet uygulanmalıdır. Bu durumda kuvvetten kazanç sağlanmıştır çünkü uygulanan kuvvet yükten küçüktür (\(50 \text{ N} < 100 \text{ N}\)).

• Yük (G): \(300 \text{ N}\) (Çuvalın ağırlığı)
• Yük Kolu (\(d_G\)): \(0.5 \text{ m}\) (Tekerlek ile çuval arası)
• Kuvvet Kolu (\(d_F\)): \(1.5 \text{ m}\) (Tekerlek ile kollar arası)
• Uygulanması Gereken Kuvvet (F): ?

Yine denge şartı formülünü kullanıyoruz: Kuvvet x Kuvvet Kolu = Yük x Yük Kolu

Her iki tarafı 1.5'e bölelim:

✅ El arabasını kaldırmak için \(100 \text{ N}\) kuvvet uygulanması gerekir. Görüldüğü gibi, \(300 \text{ N}\) yükü kaldırmak için daha az kuvvet (\(100 \text{ N}\)) uygulanmıştır, bu da kuvvet kazancı olduğunu gösterir. Ancak yoldan kayıp yaşanmıştır.

• Uygulanan Kuvvet (F): \(10 \text{ N}\)
• Kuvvet Kolu (\(d_F\)): \(2 \text{ cm}\)
• Yük Kolu (\(d_G\)): \(8 \text{ cm}\) (Nesneye uygulanan kuvveti yük olarak kabul ediyoruz)
• Nesneye Uygulanan Kuvvet (G): ?

Kaldıraç denge şartını kullanıyoruz: Kuvvet x Kuvvet Kolu = Yük x Yük Kolu

Her iki tarafı 8'e bölelim:

👉 Cımbızın uçları arasındaki nesneye \(2.5 \text{ N}\) kuvvet uygulanır. \(10 \text{ N}\) kuvvet uygulayarak \(2.5 \text{ N}\) kuvvet elde ettiğimiz için kuvvetten kayıp yaşanmıştır. Ancak küçük bir hareketi büyük bir harekete dönüştürerek yoldan kazanç sağlanır.

• Yük (G): \(600 \text{ N}\) (Çimento torbasının ağırlığı)
• Eğik Düzlem Uzunluğu (L): \(5 \text{ m}\)
• Eğik Düzlem Yüksekliği (h): \(1.5 \text{ m}\)
• Uygulanması Gereken Kuvvet (F): ?

Formülü uygulayalım:

Her iki tarafı 5'e bölersek:

👉 Çimento torbasını yukarı çıkarmak için \(180 \text{ N}\) kuvvet uygulanmalıdır. \(600 \text{ N}\) ağırlığındaki yük, daha küçük bir kuvvetle (\(180 \text{ N}\)) hareket ettirildiği için kuvvetten kazanç sağlanmıştır. Ancak yol uzamıştır, yani yoldan kayıp vardır.

• Yük (G): \(400 \text{ N}\)
• Uygulanan Kuvvet (F): \(100 \text{ N}\)
• Eğik Düzlem Yüksekliği (h): \(1.2 \text{ m}\)
• Eğik Düzlem Uzunluğu (L): ?

Formülü uygulayalım:

Her iki tarafı 100'e bölersek:

✅ Eğik düzlemin uzunluğu \(4.8 \text{ m}\) olmalıdır. Bu durumda \(400 \text{ N}\) ağırlığındaki yükü \(100 \text{ N}\) kuvvetle taşıyarak kuvvetten kazanç sağlanmıştır.

Kirişi doğrudan kaldırmak demek, ağırlığına eşit bir kuvvet uygulamak demektir.

• Kirişin Ağırlığı (G): \(900 \text{ N}\)
• Doğrudan Kaldırma Kuvveti (\(F_1\)): \(900 \text{ N}\)

2. Yöntem 2 için gereken kuvvet (Eğik Düzlem):

Eğik düzlem denge şartını kullanacağız: Kuvvet x Eğik Düzlem Uzunluğu = Yük x Eğik Düzlem Yüksekliği

• Yük (G): \(900 \text{ N}\)
• Eğik Düzlem Uzunluğu (L): \(6 \text{ m}\)
• Eğik Düzlem Yüksekliği (h): \(1.5 \text{ m}\)
• Eğik Düzlem Üzerinden Uygulanacak Kuvvet (\(F_2\)): ?

Formülü uygulayalım:

Her iki tarafı 6'ya bölersek:

3. Kuvvet Farkını Hesaplama:

Marangozun Yöntem 1'e göre ne kadar daha az kuvvet uyguladığını bulmak için aradaki farkı hesaplarız:

📌 Marangoz, eğik düzlemi kullanarak kirişi yüklerken \(675 \text{ N}\) daha az kuvvet uygulamış olur. Bu da eğik düzlemin sağladığı kuvvet kazancının ne kadar önemli olduğunu gösterir.

• 1. Makas: ✂️ Makas, destek noktasının (vida) ortada olduğu bir kaldıraçtır.

  Eğer kesilecek nesne (yük) destek noktasına yakın, kuvvet uygulama noktası (parmaklarımız) destek noktasından uzak olursa, kuvvet kolu yük kolundan uzun olur ve kuvvetten kazanç sağlanır. Örneğin, kalın bir kartonu keserken makasın ucunu değil, sapına yakın kısmını kullanırız. Bu durumda makas kuvvetten kazanç sağlar.

• 2. Gazoz Açacağı: 🍾 Gazoz açacağı, destek noktasının uçta (şişenin kapağına dayanan kısım), yükün (kapak) ortada olduğu bir kaldıraçtır.

  Bu tür kaldıraçlarda her zaman kuvvet kolu yük kolundan daha uzun olur. Bu nedenle gazoz açacağı da her zaman kuvvetten kazanç sağlar. Küçük bir kuvvetle şişenin kapağını kolayca açabiliriz.

• 3. Cımbız: tweezer Cımbız, destek noktasının uçta (birleşen kısım), kuvvetin (parmaklarımız) ortada olduğu bir kaldıraçtır.

  Cımbızda kuvvet kolu, yük kolundan her zaman daha kısadır. Bu yüzden cımbız kuvvetten kayıp yaşatır. Yani, uyguladığımız kuvvetten daha küçük bir kuvvetle nesneyi tutarız. Ancak cımbız bize yoldan kazanç sağlar; parmağımızın küçük bir hareketiyle cımbızın ucu daha büyük bir mesafe kat eder, bu da küçük nesneleri hassas bir şekilde tutmamızı kolaylaştırır.

📌 Sonuç olarak, Makas (doğru kullanıldığında) ve Gazoz Açacağı kuvvetten kazanç sağlarken, Cımbız kuvvetten kayıp yaşatır.

• 1. Rampalar: ♿ Rampalar, ağır yükleri veya tekerlekli sandalyeleri yüksek bir yere çıkarmak için kullanılan en bilinen eğik düzlem örnekleridir.

  Bir yükü doğrudan kaldırmak yerine bir rampa üzerinden iterek çıkarmak, daha uzun bir yol kat etmemize neden olsa da, bu işlemi çok daha küçük bir kuvvetle yapmamızı sağlar. Yani rampalar kuvvetten kazanç sağlar. Yokuş yukarı çıkan yollar da aslında birer eğik düzlemdir.

• 2. Vida: 🔩 Vida, etrafına sarılmış bir eğik düzlem olarak düşünülebilir. Vidanın üzerindeki dişler, aslında bir silindir etrafına sarılmış küçük bir eğik düzlem gibidir.

  Vidayı döndürerek bir yüzeye sapladığımızda, eğik düzlem prensibi sayesinde küçük bir döndürme kuvvetiyle çok büyük bir sıkıştırma veya birleştirme kuvveti elde ederiz. Bu da vidaların kuvvetten kazanç sağladığını gösterir. Vidanın dişleri ne kadar sık ve inceyse, kuvvet kazancı o kadar artar.

• 3. Balta Ucu: 🪓 Balta ucu, kama veya takoz gibi aletler, iki eğik düzlemin sırt sırta birleşmesiyle oluşur.

  Bir baltayı oduna vurduğumuzda, balta ucunun eğimli yapısı sayesinde uyguladığımız kuvvet, odunu ayıracak yönde çok daha büyük bir kuvvet olarak etki eder. Bu sayede odun kolayca yarılır. Balta ucu da kuvvetten kazanç sağlayarak kesme ve ayırma işlemlerini kolaylaştırır.

📌 Görüldüğü gibi, verilen tüm örnekler (Rampalar, Vida ve Balta ucu) eğik düzlem prensibiyle çalışır ve temel olarak kuvvetten kazanç sağlayarak iş yapmayı kolaylaştırırlar.