KALDIRAÇLAR
Bir destek noktası üzerinde hareket edebilen, katı cisimlerden oluşan sistemlere kaldıraç denir. Kaldıraçlar; destek noktasının, yükün ve kuvvetin konumuna göre üç gruba ayrılır. Desteğin Yük ile Kuvvet Arasında Olduğu Kaldıraçlar, Yükün Destek ile Kuvvet Arasında Olduğu Kaldıraçlar, Kuvvetin Destek ile Yük Arasında Olduğu Kaldıraçlar
SABİT VE HAREKETLİ MAKARALAR
Merkezinden geçen eksen etrafında serbestçe dönebilen ve etrafına sarılı ipin çekilmesi ile dönme hareketi sağlanan tekerlek biçimindeki sistemlere makara denir. Makaralar, kuvvetten kazanç sağlamak ya da kuvvetin yönünü değiştirmek için kullanılır. Oluşturulan basit makine sistemlerine kullanım amacına göre farklı şekillerde bağlanabilir.
Sabit Makara
Merkezinden geçen sabit eksen etrafında dönebilen makaradan oluşan ve yükü taşıyan ip ile birlikte öteleme hareketi yapmayan sisteme sabit makara denir. G ağırlıklı yük sabit makara kullanılarak F büyüklüğünde kuvvet ile dengelenmek istenirse G yükü, makarayı 1 yönünde döndürmeye zorlarken uygulanan F büyüklüğünde kuvvet ise makarayı 2 yönünde döndürmeye zorlar (Şekil 1.88).
Hareketli Makaralar
Etrafına sarılmış ip aracılığı ile dönerek yükle birlikte öteleme hareketi yapan makarayla oluşturulan sisteme hareketli makara denir. Bu tür makaralar, makaranın çevresinden geçen ipe bir kuvvet uygulandığında yük ile birlikte hareket eder. Ağırlığı ihmal edilen hareketli makarada makara çevresinden geçen ipe yükü dengeleyebilecek F büyüklüğünde kuvvet uygulanırsa makara sabit hızla dönerek yükselmeye başlar. F kuvveti, makarayı A noktasına göre 2 yönünde, G yükü 1 yönünde döndürmeye zorlar (Şekil 1.90). Sistem dengede olduğunda kuvvetlerin A noktasına göre torkları eşit olur.
PALANGALAR
İki ya da daha fazla makaranın farklı şekillerde bağlanmasıyla elde edilen sisteme palanga denir. Palanga sistemi dengede ise sisteme etki eden net kuvvet sıfırdır. Makara ağırlıklarının önemsenmediği ve uygulanan kuvvet ile yükün farklı makaralarda olduğu palangalarda yük ile kuvvet arasındaki ilişkiyi bulmak için önce iplerdeki gerilme kuvvetleri gösterilmelidir. Palangalarda yük, hareketli makaralara asıldığından hareketli gruba bu grubu taşıyan ip sayısı kadar yukarı yönlü kuvvet uygulanmış demektir. Bu kuvvetlerin büyüklüklerinin toplamı yüke eşittir.
Makara ağırlıklarının önemsenmediği ve kuvvet ile yükün aynı makarada olduğu palangalarda yük ile kuvvet arasındaki ilişkiyi bulmak için önce iplerdeki gerilme kuvvetleri gösterilmelidir.
EĞİK DÜZLEM
Bir düzlemin bir kenarının alçak, diğer kenarının yüksek bir yere dayanmasıyla elde edilen eğimli yola eğik düzlem denir. Eğik düzlem, bir cismi bulunduğu yerden yükseğe çıkarabilmek için kullanılan en basit düzenektir. Cisim, eğik düzlem boyunca çekilerek ya da itilerek istenilen yere çıkartılabilir. Şekil 1.94’teki G ağırlıklı yük, F kuvveti ile sürtünmelerin ihmal edildiği ve eğim açısı a olan eğik düzlem üzerinde sabit hızla çekildiğinde cisme etkiyen net kuvvet sıfır olacaktır.
Eski çağlardan beri kullanılan çıkrık; merkezinden geçen eksen etrafında dönebilen bir silindir, silindirin merkezine bağlı bir kol ve üzerine sarılı halat ya da zincirden oluşmuş bir sistemdir (Şekil 1.95.a). Bisiklet pedalı, kapı kolu ve kapı anahtarı çıkrık sistemi ile çalışır. Çıkrık sisteminde G ağırlığı ile onu dengelemeye çalışan F kuvveti çıkrığı farklı yönlerde döndürmeye zorlar (Şekil 1.95.b). Yükün dengelenebilmesi için G ağırlığı ve F kuvvetinin O eksenine göre torkları eşit büyüklükte olmalıdır.
DİŞLİ ÇARKLAR
Bir merkez etrafında dönebilen ve çevresinde dişlerin sıralandığı disk şeklindeki çarklara dişli denir. Dişliler, birlikte ve eş zamanlı çalışması gereken mekanik parçalar arasında bağlantıyı sağlar. Dişler, dişli çarklarda birbiri arasına girdiğinden dişlilerden biri döndürüldüğünde diğerleri de döner (Görsel 1.28). Çark üzerindeki diş sayısı, çarkların yarıçaplarıyla doğru orantılıdır. Dişli çarklar ile dönme yönü ve tur sayısı değiştirilerek iş yapma kolaylığı sağlanmış olur. Günlük hayatta motorların (Görsel 1.29), saatlerin (Görsel 1.30) ve bunun gibi mekanizmaların içerisinde dişli çarklar çokça kullanılır.
Yarıçapları farklı A ve B dişlilerinin merkezleri aynı olacak şekilde birleştirilmesiyle elde edilen sistemde A ve B dişlilerinin dönme yönü ve tur sayıları aynıdır. Bu şekilde bağlanmış dişlilerin tur sayısı yarıçaplarından bağımsızdır (Şekil 1.96). Yarıçapları farklı A ve B dişlilerinin birbirine dıştan temas edecek şekilde birleştirilmesiyle elde edilen sistemde A dişlisi 1 yönünde dönerken B dişlisini 2 yönünde dönmeye zorlar (Şekil 1.97). A dişlisinin dönmesine neden olan kuvvet, B dişlisinin de dönmesine neden olur. Enerji korunduğu için her iki dişli üzerinde yapılan iş birbirine eşittir.
KASNAKLAR
Bir merkez etrafında dönebilen ve etrafına kayış sarılabilen disk şeklindeki basit makinelere kasnak denir. Farklı merkezli kasnaklar etraflarına sarılan kayış ile birbirine bağlanır. Dişliler gibi kasnaklar da birbiriyle uyum içinde çalışarak enerji aktarımını sağlayan basit makinelerdendir. Bir kayışla düz bağlanan A ve B kasnaklarından A kasnağı 1 yönünde dönerse kayış tarafından bu hareket B kasnağına olduğu gibi iletilir ve B kasnağı da 1 yönünde döner (Şekil 100.a). Bir kayışla çapraz bağlanan A ve B kasnaklarından A kasnağı 1 yönünde dönerse kayış tarafından bu hareket B kasnağına ters döndürülerek iletilir ve B kasnağı 2 yönünde döner (Şekil 100.b). Her iki durumda da kayış üstünde her noktanın gerilme kuvveti aynı olur.
VİDA
Bir eğik düzlemin silindir ya da konik cisim üzerine sarılması ile elde edilen basit makineye vida denir (Şekil 1.104). Vidalar, günlük hayatta genellikle parçaları birbirine birleştirmek için kullanılır. Yer altı sularının yukarı çıkarılmasında, tarımda kullanılan biçerdöverlerde ve et kıyma makinesi gibi sistemlerde de vida şeklinde araçlar kullanılır. Vida üzerindeki dişler arası uzaklık bir vida adımı (a) olarak adlandırılır. Bir tam tur döndürüldüğünde vida bulunduğu zeminde bir vida adımı kadar yer değiştirir (Şekil 1.105). n tur döndürülmüş olan vidanın yüzey içerisinde ilerleme miktarı h = n . a ile bulunur. Vidanın sadece döndürülmesi yüzey içine ilerlemesi için yeterli olmaz. Aynı zamanda vidanın ilerlemesi için vidaya bir baskı kuvveti (P) uygulamak gerekir. Zemine uygulanan P büyüklüğündeki etki kuvveti kadar tepki kuvveti oluşur. Enerjinin korunumuna göre F kuvvetinin vidayı bir tur döndürmek için yaptığı iş, vidanın tepki kuvvetine karşı zeminde bir adım ilerlemesi için gerekli enerjiye eşit olacaktır.
