🎓 8. Sınıf Basit Makineler Ünite Değerlendirme Test 14 - Ders Notu ve İpuçları
Bu ders notu, "Basit Makineler" ünitesinde yer alan temel kavramları, farklı basit makine türlerini ve bu makinelerin çalışma prensiplerini kapsamaktadır. Testteki sorular, özellikle kaldıraçlar, makaralar, eğik düzlem, çıkrık, dişli çarklar ve kasnaklar gibi konuları derinlemesine anlamanızı gerektirmektedir. Bu notlar, sınav öncesi son tekrarınızı yapmanız ve konuyu pekiştirmeniz için hazırlanmıştır. ✨
🛠️ Basit Makineler Nedir ve Genel Özellikleri
- Basit makineler, günlük hayatta iş yapma kolaylığı sağlayan, genellikle tek parçadan oluşan veya az sayıda parçadan meydana gelen araçlardır.
- İşten veya enerjiden kazanç sağlanmaz. Basit makineler sadece işin yapılma şeklini, yönünü veya büyüklüğünü değiştirerek kolaylık sağlar. Yapılan iş miktarı (sürtünmeler ihmal edilirse) değişmez. ⚡
- Kuvvetten kazanç varsa yoldan kayıp, yoldan kazanç varsa kuvvetten kayıp vardır. Bu, işin korunumu ilkesinin bir sonucudur. Yani, bir basit makine ile daha az kuvvet uygulayarak bir işi yapıyorsanız, kuvveti daha uzun bir yol boyunca uygulamanız gerekir.
- Kuvvetin yönünü değiştirmek de bir iş kolaylığıdır. Örneğin, bir kuyudan su çekerken ipi aşağı çekerek kovayı yukarı çıkarmak.
⚠️ Dikkat: "İşten kazanç" diye bir ifade kesinlikle yanlıştır. Basit makinelerin amacı işi kolaylaştırmaktır, iş miktarını artırmak değil!
⚖️ Kaldıraçlar
Kaldıraçlar, bir destek noktası etrafında dönebilen çubuklardır. Üç temel bileşeni vardır: Destek noktası, yük ve kuvvet.
- Denge Şartı: Bir kaldıraç dengede olduğunda, destek noktasına göre kuvvetin oluşturduğu tork (moment) ile yükün oluşturduğu tork birbirine eşittir.
Kuvvet x Kuvvet Kolu = Yük x Yük Kolu - Kuvvet Kolu: Kuvvetin destek noktasına olan dik uzaklığıdır.
- Yük Kolu: Yükün destek noktasına olan dik uzaklığıdır.
- Kuvvetten Kazanç: Kuvvet kolu, yük kolundan daha uzunsa kuvvetten kazanç vardır (Kuvvet < Yük). Bu durumda yoldan kayıp yaşanır.
- Yoldan Kazanç: Kuvvet kolu, yük kolundan daha kısaysa kuvvetten kayıp vardır (Kuvvet > Yük). Bu durumda yoldan kazanç yaşanır.
Kaldıraç Tipleri (Destek, Yük ve Kuvvetin Konumuna Göre)
- 1. Tip Kaldıraç (Destek Ortada): Destek noktası, kuvvet ile yük arasındadır.
Örnekler: Tahterevalli, terazi, makas, pense.
💡 İpucu: Bu tip kaldıraçlarda kuvvetten kazanç, kayıp veya denge durumu (kuvvet kolu ve yük kolunun uzunluğuna göre) olabilir. Kuvvetin yönünü değiştirebilir. - 2. Tip Kaldıraç (Yük Ortada): Yük, destek noktası ile kuvvet arasındadır.
Örnekler: El arabası, ceviz kıracağı, gazoz açacağı (genellikle bu şekilde kullanılır).
💡 İpucu: Bu tip kaldıraçlarda daima kuvvetten kazanç vardır (çünkü kuvvet kolu her zaman yük kolundan uzundur). Yoldan kayıp yaşanır. Kuvvetin yönü değişmez. - 3. Tip Kaldıraç (Kuvvet Ortada): Kuvvet, destek noktası ile yük arasındadır.
Örnekler: Cımbız, kürek, olta, gazoz açacağı (bazı kullanım şekillerinde).
💡 İpucu: Bu tip kaldıraçlarda daima kuvvetten kayıp vardır (çünkü kuvvet kolu her zaman yük kolundan kısadır). Yoldan kazanç yaşanır. Kuvvetin yönü değişmez.
⚙️ Makaralar
Makaralar, bir eksen etrafında dönebilen ve üzerinden ip geçebilen basit makinelerdir.
- Sabit Makara: Bir yere sabitlenmiş makaradır.
Özellikleri: Kuvvetin yönünü değiştirir, kuvvetten veya yoldan kazanç ya da kayıp sağlamaz. Uygulanan kuvvet, kaldırılan yüke eşittir (F = P).
Örnek: Bayrak direğindeki makara, inşaatlarda yük kaldırmak için kullanılan tekli makara. - Hareketli Makara: Yükle birlikte hareket eden makaradır.
Özellikleri: Kuvvetten 2 kat kazanç sağlar, yoldan 2 kat kayıp yaşanır. Kuvvetin yönünü değiştirmez. Uygulanan kuvvet, yükün yarısı kadardır (F = P/2, makara ağırlığı ihmal edilirse).
Örnek: Vinç sistemleri. - Palangalar: Sabit ve hareketli makaraların bir araya gelerek oluşturduğu sistemlerdir.
Özellikleri: Hem kuvvetin yönünü değiştirebilir hem de kuvvetten kazanç sağlayabilir. Kuvvet kazancı, yükü taşıyan ip sayısına bağlıdır.
💡 İpucu: Makaraların ağırlığı ihmal edildiğinde, yükü taşıyan ip sayısı (N) kadar kuvvet kazancı vardır. Eğer ip yukarı doğru çekiliyorsa, kuvvet kazancı genellikle hareketli makara sayısı + 1 olarak da hesaplanabilir. Eğer ip aşağı doğru çekiliyorsa, kuvvet kazancı genellikle hareketli makara sayısı kadardır.
F = P / N(N: Yükü taşıyan ip sayısı)
⚠️ Dikkat: Makaraların ağırlığı ihmal edilmezse, uygulanan kuvvet artar. Bu durumda yük + makara ağırlığı toplamı üzerinden hesaplama yapılır.
⛰️ Eğik Düzlem
Eğik düzlem, bir ucu yüksekte, diğer ucu yerde olan düz bir yüzeydir. Ağır yükleri daha az kuvvetle yukarı taşımak için kullanılır.
- Özellikleri: Daima kuvvetten kazanç sağlar, yoldan kayıp yaşanır.
Kuvvet Kazancı = Eğik Düzlemin Uzunluğu (L) / Yüksekliği (h)
F = P * (h / L)(Sürtünmeler ihmal edilirse) - Eğim ve Kuvvet Kazancı: Eğik düzlemin eğimi azaldıkça (uzunluk artıp yükseklik sabit kaldıkça veya yükseklik azalıp uzunluk sabit kaldıkça) kuvvet kazancı artar, uygulanan kuvvet azalır. Eğim arttıkça kuvvet kazancı azalır, uygulanan kuvvet artar.
- Bağımlı/Bağımsız Değişkenler: Bir deneyde, değiştirilen faktör bağımsız değişken (örneğin eğik düzlemin yüksekliği), bu değişikliğin sonucunda değişen faktör ise bağımlı değişkendir (örneğin uygulanan kuvvet).
- Örnekler: Rampalar, vidalar, merdivenler.
🌀 Çıkrık
Çıkrık, farklı yarıçaplara sahip, aynı merkezli iki silindirden oluşan bir basit makinedir. Genellikle bir kol yardımıyla döndürülür.
- Çalışma Prensibi: Kuvvet, büyük yarıçaplı silindire (kolun döndüğü kısım) uygulanırken, yük küçük yarıçaplı silindire (ip veya zincirin sarıldığı kısım) bağlıdır.
Kuvvet (F) x Kuvvet Kolu (R) = Yük (P) x Yük Kolu (r)
(R: Kuvvetin uygulandığı kolun yarıçapı, r: Yükün bağlı olduğu silindirin yarıçapı) - Kuvvet Kazancı: Daima kuvvetten kazanç sağlar, yoldan kayıp yaşanır. Kuvvet kazancı, kuvvet kolunun yarıçapının yük kolunun yarıçapına oranıdır (R/r).
💡 İpucu: R ne kadar büyük, r ne kadar küçük olursa kuvvet kazancı o kadar artar. - Örnekler: Kuyu çıkrığı, tornavida, kapı kolu, kahve değirmeni, direksiyon.
🔗 Dişli Çarklar ve Kasnaklar
Dönme hareketini iletmek ve hız/kuvvet değiştirmek için kullanılırlar.
- Dişli Çarklar: Birbirine geçmiş dişli tekerleklerdir.
Özellikleri: Temas eden dişliler zıt yönde döner. Diş sayısı ile tur sayısı ters orantılıdır. Küçük dişli daha çok, büyük dişli daha az tur atar.
N1 x Z1 = N2 x Z2(N: Tur sayısı, Z: Diş sayısı) - Kasnaklar: Kayış veya zincir yardımıyla hareket ileten tekerleklerdir.
- Aynı Kayışla Bağlı Kasnaklar: Aynı yönde dönerler. Tur sayıları yarıçapları ile ters orantılıdır. Küçük kasnak daha çok, büyük kasnak daha az tur atar.
- Eş Merkezli (Aynı Eksenli) Kasnaklar: Aynı yönde ve aynı tur sayısıyla dönerler.
- Örnekler: Bisiklet zinciri ve dişlileri, saat mekanizmaları, motor kayışları.
✅ İş ve Enerji Korumu İlkesi
- Basit makineler, iş yapmayı kolaylaştırır ancak işten veya enerjiden kazanç sağlamaz.
- Bir basit makinede, sürtünmeler ihmal edildiğinde, sisteme verilen enerji, sistemden alınan enerjiye eşittir. Yani, yapılan iş miktarı değişmez.
Giriş İş = Çıkış İş
Kuvvet x Kuvvetin Uygulandığı Yol = Yük x Yükün Hareket Ettiği Yol- Bu ilke, kuvvetten kazanç olduğunda yoldan kayıp, yoldan kazanç olduğunda kuvvetten kayıp olmasının temel nedenidir.
💡 İpucu: Basit makinelerin verimi, sürtünmeler nedeniyle her zaman %100'den küçüktür. Sürtünmeler ihmal edildiğinde verim %100 kabul edilir.