Bu makalede basit makinelerin ne olduğu ve ne için kullanıldığı anlatılmaktadır. Basit makinenin anlamını, basit makinelerin farklı türlerini ve basit bir makinenin mekanik avantajının nasıl hesaplandığını keşfedeceksiniz.
Basit makine nedir?
Basit makine, bir kuvvetin büyüklüğünü veya yönünü değiştirmenizi sağlayan bir mekanizmadır. Basit bir makine, kuvveti daha az çabayla veya daha rahat bir şekilde uygulamak için kullanılan mekanik bir cihazdır.
Örneğin kaldıraç basit bir makinedir. Kaldıraç basit bir makinedir çünkü ağır bir nesneyi, kaldıraçsız kaldırmaya göre çok daha az kuvvet kullanarak kaldırmanıza olanak tanır.
Kısaca basit makineler, mekanik avantaj sağlayan en basit mekanizmalar olarak tanımlanabilir.
Basit makine türleri
Basit makinenin tanımını gördükten sonra basit makinelerin farklı püf noktalarını ve özelliklerini açıklıyoruz.
Kaldırmak
Kaldıraç, kuvvet ve hareket ileten bir tür basit makinedir. Dolayısıyla kaldıraç, bir nesneye uygulanan kuvveti, hızını veya kat ettiği mesafeyi artırmaya yarayan mekanik bir cihazdır.
Genel olarak kaldıraçlar, dayanak noktası adı verilen bir dayanak noktası etrafında dönebilen sert bir çubuktan oluşur.
Kaldıraç çok eski, basit bir makinedir, aslında tarihöncesinde icat edildiği sanılmaktadır. Aslında kaldıraç mekanizmasının uygulanması çok basittir ve ayrıca bir nesneye uygulanan kuvvetin büyük ölçüde arttırılmasına olanak sağladığı için çok kullanışlıdır.
Kasnak
Makara , kuvveti iletmek için kullanılan basit bir makinedir. Makara, ağırlığı rahatça kaldırmak için kullanılan bir çekiş cihazıdır.
Bu tip basit makinelerin ana özelliği, ağır bir nesneyi kaldırmak için gereken çabayı azaltmak için birkaç makaranın birleştirilebilmesidir. Yani makaralar bir yükün ağırlığından çok daha düşük bir kuvvet uygulayarak hareket etmesini sağlar. Bu sayede ağır nesneler zorlanmadan elleçlenebilir.
Kasnak dişlisi, içine bir halat, kablo veya zincirin yerleştirildiği küçük bir oyuğa sahip bir tekerlekten oluşur. Yani bu tip basit makinelerin işleyişi halatın bir ucuna yük asıp diğer ucundan çekmek, bu şekilde makara mekanizması sayesinde nesnenin kaldırılmasıdır.
Fizikte bu tür basit makineler kuvvet problemleri oluşturmak için kullanılır, çünkü bu tür problemleri çözmek kişinin kuvvet kavramını anlamasına ve bir kuvvetin değerinin nasıl hesaplanacağını öğrenmesine yardımcı olur.
Beşik
Takoz , genellikle ahşap veya metalden yapılmış ve çok dar bir açıyla biten üçgen şeklinde bir parçadır.
Basit bir makine olarak kamanın şekli, kendisine uygulanan kuvvetin yönünü değiştirmek için kullanılır. Böylece kama, bir nesneyi ikiye ayırmak, bir nesneyi kaldırmak veya statik bir nesneyi yerinde tutmak için kullanılır.
Bir kamanın çalışması, ucuna uygulanan bir kuvvetin, eğimli yüzeylerine dik iki kuvvete dönüştürülmesinden oluşur. Bu nedenle kama, kuvvetin yönünü değiştirebilen basit bir makinedir.
Başlangıçta kamanın düz yüzeyine uygulanan kuvvet, kamanın sivri ucuna aktarılarak bir nesneye nüfuz etmesine olanak sağlar. Daha sonra kama oluşturulan deliğe yerleştirildiğinde düz yüzeyine uygulanan kuvvet, kamanın eğimli yüzlerine dik olarak yönlendirilen iki kuvvete dönüştürülür ve böylece nesne iki parçaya ayrılır.
Eğik düzlem
Eğik düzlem belirli bir açıyla eğimli bir yüzeydir. Fizikte bu tip basit makineler kuvvet problemleri olan antrenmanlarda kullanılır.
Örneğin bir rampa veya eğimli bir yol eğimli düzlemlerdir.
Eğik düzlem, bir nesneyi daha az kuvvet kullanarak taşımanıza olanak tanır. Bir nesneyi eğik bir düzlemde itmek, onu dikey olarak kaldırmaktan daha az kuvvet gerektirdiğinden.
Turnike
Torna , esas olarak içine bir kablonun sarıldığı bir silindire tutturulmuş bir kranktan oluşan bir alettir.
Dolayısıyla, bu tür basit makinelerin çalışması, kabloyu döndürmek veya açmak için krankı kullanan silindirden oluşur. Bu sayede kabloya asılı olan nesne yükseltilip alçaltılabilir.
Bu tip basit makinelerin avantajı, bir yükü daha az kuvvetle kaldırmanıza olanak sağlamasıdır. Öte yandan krankla yapılan bir hareketin yükün kat ettiği mesafeden daha büyük olması gerekir, dolayısıyla yük kranka göre daha yavaş hareket eder.
Vida
Vida , genellikle silindirik bir şekle sahip olan ve yüzeyi helisel bir profile sahip olan metalik bir nesnedir.
Bu tip basit makinenin çalışması, vidanın helisel profili sayesinde kendi ekseni yönünde ilerlemesini veya geri çekilmesini sağlayacak şekilde, kafası tarafından veya bir krank vasıtasıyla döndürülmesinden ibarettir.
Bu nedenle vida, dönme hareketini doğrusal harekete dönüştürmeyi mümkün kılan basit bir makinedir. Dönme yönüne bağlı olarak vidanın ileri veya geri hareket edeceğini unutmayın.
Kriko veya tirbuşon gibi diğer aletler bu tip basit makinelerin işleyişinden türetilmiştir.
Teker
Tekerlek, bir eksen etrafında dönen yuvarlak bir gövdeden oluşur. Bu tip basit makine, dairesel hareketi yürüyüş hareketine dönüştürmenize olanak tanır, çünkü tekerlek aksı bir nesneye bağlıysa, tekerlek yuvarlandıkça ileri doğru hareket edecektir.
Tekerlek en eski basit makinedir ve kullanımı tüm basit makine türleri arasında en yaygın olanıdır. Örneğin, bu tür basit makinelerin bir uygulaması, birden fazla tekerleğin çalışması sayesinde hareket eden kara taşımacılığındadır.
Basit bir makinenin mekanik avantajı
Basit bir makinenin mekanik avantajı, basit makineye uygulanan kuvvetin ne kadar arttırıldığını gösteren bir parametredir. Dolayısıyla mekanik avantaj, giriş kuvveti ile çıkış kuvveti arasındaki ilişkiyi gösterir.
Matematiksel olarak basit bir makinenin mekanik avantajı, ortaya çıkan kuvvetin uygulanan kuvvete oranı olarak tanımlanır.
Basit bir makinenin mekanik avantajı, uygulanan kuvvetin hızının yükün hareket ettiği hıza bölünmesiyle de hesaplanabilir. Benzer şekilde, bu ifade de uygulanan kuvvetin noktasının yer değiştirmesinin yükün yer değiştirmesine bölünmesine eşdeğerdir:
Daha sonra mekanik avantaj formülünden aşağıdaki ilişkiler çıkarılabilir:
- VM>1 : Ortaya çıkan kuvvet uygulanan kuvvetten daha büyüktür, dolayısıyla basit makine kuvvetin büyüklüğünü arttırır. Öte yandan yükün kat ettiği mesafe, kuvvetin uygulandığı noktanın kat ettiği mesafeden daha azdır.
- VM<1 : Ortaya çıkan kuvvet uygulanan kuvvetten küçüktür, dolayısıyla basit makine kuvvet değerini azaltır. Ancak kuvvetin uygulandığı noktada yapılan yer değiştirmeden daha büyük bir yük yer değiştirmesi elde ederiz.
- VM=1 : Basit makinenin ortaya çıkan kuvveti, ona uygulanan kuvvete eşittir. Yükün yer değiştirmeleri ve kuvvetin uygulama noktası da aynıdır. Bu tip basit makineler mekanik bir avantaj sağlamasa da genellikle kas güçlendirmenin daha konforlu bir şekilde gerçekleştirilmesi amacıyla kullanılırlar. Örneğin, basit bir makara, aşağı doğru kuvvetin bir ağırlığı kaldırmasına izin vererek yükün kaldırılmasını kolaylaştırır.
Basit makine ve bileşik makine
Son olarak basit makine ile bileşik makine arasındaki farkın ne olduğunu göreceğiz çünkü bunlar birçok uygulamaya sahip iki tür makinedir.
Kompozit makineler birkaç basit makineden oluşan makinelerdir. Böylece daha büyük bir mekanik avantaj elde etmek için birkaç basit makine seri halinde birleştirilir.
Bu nedenle basit makine ile bileşik makine arasındaki fark , basit makinenin tek bir mekanik eleman olması, bileşik makinenin ise birkaç basit makinenin birleşimi olmasıdır.