BASİT MAKİNELER
Çok eski tarihlerden beri hayatımızın birçok alanında yaptığımız işleri kolaylaştırmak için birçok basit makine kullanıyoruz. Anahtar, tornavida, tahterevalli, kömür maşası, gazoz açacağı birer basit makinedir.
Şekilde makaralara asılmış olan çamaşır ipini kendimize doğru çektiğimizde asmış olduğumuz çamaşırlar ters yönde ilerler. Yani uyguladığımız kuvvet ile yük zıt yönde hareket eder. Elimizle çakamayacağımız bir çiviyi duvara çekiç yardımıyla çok kolay çakabiliriz. Kaldıramayacağımız büyük bir cismi bir destek ve çubuk yardımıyla ya da bir makara düzeneği ile yorulmadan kaldırabiliriz.
Günlük hayatta kas gücümüzle yapamayacağımız ya da zorlanacağımız bir işin üstesinden çeşitli araçlar yardımıyla gelebiliriz. Karmaşık bir yapıya sahip olmayan, kendisine uygulanan kuvvetin yönünü ve büyüklüğünü değiştirerek iş kolaylığı sağlayan aletlere basit makineler denir.
Basit makineler genel olarak:
Uygulanan kuvveti azaltabilir.
Kuvvetin yönünü değiştirebilir.
İşin yapılma hızını değiştirebilir.
Enerji dönüşümü sağlar.
İş kolaylığı sağlar.
İş ve enerji tasarrufu sağlamaz.
A) Kaldıraçlar
Destek noktası da denilen sabit bir nokta etrafında dönebilen sistemlere kaldıraç denir.
Şekillerde üç değişik kaldıraç tipi görülmektedir.
Dengedeki bir kaldıraçta kuvvet ile yük arasında ilişki,
Kuvvet x Kuvvet kolu = Yük x Yük kolu
F.x = P.y
bağıntısıyla hesaplanır.
1. Çift Taraflı Kaldıraçlar
Destek noktası, yük ile kuvvet arasında ise bu tip kaldıraçlara çift taraflı kaldıraç denir.
Eşit kollu terazi, makas, pense, kerpeten, tahterevalli, keser bu tip kaldıraçlara örnektir.
2. Tek Taraflı Kaldıraçlar
Şekilde görüldüğü gibi kürek, tenis raketi, cımbız, kömür maşası, insan kolu bu tip kaldıraçlara örnektir.
B) Makaralar
Sabit bir eksen etrafında serbestçe dönebilen, çevresinde ip geçmesi için yiv (ipin sarıldığı bölge) bulunan basit makinelere makara denir. Sabit makara ve hareketli makara olmak üzere iki çeşit makara vardır.
1. Sabit Makara
Bir yere sabitlenerek konum değiştiremeyen ve belirli bir eksen etrafında dönen makara sabit makara olarak adlandırılır.
Sabit makara kuvvetten ve yoldan kazanç sağlamaz. Uygulanan kuvvetin yönünü veya doğrultusunu değiştirerek iş kolaylığı sağlar. İnşaatlarda tuğla, kum, harç gibi malzemeleri taşımak için çoğunlukla bu makaralar kullanılır.
2. Hareketli Makara
Bir ucu sabitlenmiş, ip çekildiğinde hem dönen hem de yukarı aşağı hareket edebilen makara çeşididir. Hareketli makarada kuvvetten kazanç sağlanır. Bu kazanç yükü ve makarayı taşıyan ip sayısıyla doğru orantılıdır.
Yukarıdaki şekilde yük ve makara iki ip tarafından taşınmaktadır. 0 hâlde cismi kaldırmak için uygulanması gereken kuvvet, makara ve cismin ağırlıklarının toplamının yarısı kadardır. Yani kuvvetten 2 kat kazanç sağlanır.
Daha öncede söylediğimiz gibi basit makinelerde işten kazanç sağlanmaz. Hareketli makarada kuvvetten iki kat kazanç sağladığımıza göre, yoldan iki kat kaybederiz. Yani cismin 1 m yukarı kaldırılması için, ipin 2 m çekilmesi gerekir.
C) Palangalar (Bileşik Makara Sistemi)
Sabit ve hareketli makaralarının değişik sayılarda özel olarak bağlanması ile oluşturulan basit makinelere palanga denir.
Palangalardan, teknelerde, inşaatlarda ve vinçlerde ağır yüklerin taşınmasında faydalanılır.
D) Eğik Düzlem
Bir cismi yükseğe daha az kuvvetle çıkarmak için, eğik düzlem adı verilen basit makineler kullanılır. Eğik düzlem elde etmek için cisim ile cismi çıkaracağımız yükseklik arasına levha veya kalas gibi cisimler dayarız.
Bir cismi Şekil I’ deki gibi yerden belli bir yüksekliğe çıkarmak için cisme ağırlığı kadar kuvvet uygulamak gerekir. Cismi, eğik düzlem kullanarak Şekil II ’deki gibi aynı yüksekliğe çıkarmak için cisme ağırlığından daha az kuvvet uygulanmalıdır.
Şekil I ve Şekil II’ deki durumlar karşılaştırıldığında aynı cisim, aynı yüksekliğe çıkarıldığından yapılan işler eşittir. Şekil II’deki durumda cismi yukarıya çıkarmak için daha az kuvvet uygulanmış (kuvvetten kazanılmış), buna karşılık cismi aynı yüksekliğe çıkarmak için cisme daha çok yol aldırılmıştır. (yoldan kaybedilmiştir.)
E) Dişli çarklar ve Kasnaklar
Yukarıdaki resimlerde bir su değirmeninin yapısı görülmektedir.
Suyun büyük çarka uyguladığı kuvvet pek çok dişli çarkla buğdayı öğütecek kısma iletiliyor. Böylece un elde ediliyor.
Günlük hayatta kullandığımız el mikseri, saat, bisiklet, otomobil, matkap gibi pek çok alette dişli çarklar kullanılır.
Aynı Eksenli (Merkezli) Dişli Çarklar ve Kasnaklar
Aynı merkezli dişli ve kasnaklarda, dişli veya kasnakların dönme eksenleri aynı olduğu için hem dönme sayıları hem dönme yönleri aynıdır.
Farklı Eksenli (Merkezli) Dişli çarklar ve Kasnaklar
Şekildeki dişli çarkların dönme eksenleri farklıdır. Küçük dişli sağa doğru döndürüldüğünde büyük dişli sola doğru döner.
Dönme eksenleri farklı olan dişlilerin dönüş sayısı, yarıçapları ile ters orantılıdır. Yarıçapı 2r olan büyük dişli 1 tur döndüğünde, yarıçapı r olan küçük dişli 2 tur döner.
Dönüş sayısı (n) ile yarıçap (r) arasındaki ilişki,
F) Çıkrık
Eksenleri aynı, yarıçapları farklı ve sabit bir eksen etrafında dönen silindirlerden oluşan sisteme çıkrık denir. çıkrığın çalışma prensibi kaldıraca benzer. Çıkrıkta kuvvet kolu (R), yük kolundan (r) büyük olduğundan kuvvet kazancı sağlanır.
Günümüzde çıkrık prensibi ile çalışan birçok araç vardır. Bunlardan bazıları; bisiklet pedalı, anahtar, tornavida, araba direksiyonu ve el mikseridir.
Diğer Basit Makineler
Günlük hayatımızda kaldıraçlar, makaralar, eğik düzlem ve dişlilerin dışında kullanılan basit makineler vardır.
Bunlar çıkrık, vida, tekerlek, kama ve palangadır. Şimdi kısaca bu basit makineleri tanıyalım.
