Verilen problemde sürtünmesiz bir eğik düzlem ve makara sistemi bulunmaktadır. A cismi, F kuvveti ile dengededir.
Eğik Düzlemde Denge Koşulu:
Sürtünmelerin ihmal edildiği bir eğik düzlemde, bir cismi dengelemek için uygulanan kuvvet (F), cismin ağırlığının (GA) eğik düzleme paralel bileşenine eşit olmalıdır. Eğik düzlemin eğim açısı \(\alpha\) ise, bu bileşen \(G_A \sin\alpha\) kadardır. Dolayısıyla, \(F = G_A \sin\alpha\).Geometrik İlişki:
Şekildeki dik üçgenden, eğik düzlemin eğim açısının sinüsü \(\sin\alpha = \frac{\text{karşı dik kenar}}{\text{hipotenüs}} = \frac{h}{L}\) olarak ifade edilir.Kuvvet ve Ağırlık İlişkisi:
\(\sin\alpha\) değerini denge denkleminde yerine koyarsak: \(F = G_A \left(\frac{h}{L}\right)\)
Soruda \(\frac{h}{L} = \frac{1}{2}\) olarak verilmiştir. Bu değeri denklemde yerine yazalım: \(F = G_A \left(\frac{1}{2}\right)\)
Bu durumda, cismin ağırlığı \(G_A = 2F\) olur.Kuvvet Kazancı Hesaplaması:
Kuvvet kazancı (KK), yükün (cismin ağırlığı GA) uygulanan kuvvete (F) oranıdır: \(KK = \frac{\text{Yük}}{\text{Kuvvet}} = \frac{G_A}{F}\)
Daha önce bulduğumuz \(G_A = 2F\) ilişkisini yerine koyarsak: \(KK = \frac{2F}{F} = 2\)Alternatif Yöntem (Eğik Düzlem İçin Kuvvet Kazancı):
Eğik düzlem gibi basit makinelerde kuvvet kazancı, eğik düzlemin boyunun (L) yüksekliğine (h) oranı olarak da doğrudan hesaplanabilir: \(KK = \frac{L}{h}\)
Soruda \(\frac{h}{L} = \frac{1}{2}\) verildiğine göre, \(\frac{L}{h} = \frac{2}{1} = 2\) olur.
Her iki yöntem de aynı sonucu vermektedir. F=8 N bilgisi, kuvvet kazancını hesaplamak için doğrudan gerekli değildir, ancak tutarlılığı kontrol etmek için kullanılabilir (GA = 2 * 8 = 16 N, KK = 16/8 = 2).
Cevap D seçeneğidir.