Bu makalede kaldıraçların ne olduğu açıklanmaktadır. Böylece fizikte kaldıracın nelerden oluştuğunu, farklı kaldıraç türlerini ve kaldıraç problemlerini çözmenizi sağlayan formülü keşfedeceksiniz. Ayrıca adım adım çözülen kaldıraç egzersizleri ile teoriyi pratik edebilirsiniz.
Asansör nedir?
Kaldıraç, kuvveti ve hareketi ileten basit bir makinedir. Başka bir deyişle 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 eskidir, aslında tarih öncesi çağlarda icat edildiği sanılmaktadır. Aslında kaldıraç mekanizmasının yapımı çok basittir ve aynı zamanda çok kullanışlıdır çünkü bir nesneye uygulanan kuvveti önemli ölçüde artırmanıza olanak tanır.
Kol Özellikleri
Kaldıracın tanımı göz önüne alındığında, bu tip basit makinenin farklı parçalarının neler olduğuna bakalım:
- Destek noktası veya dayanak noktası (F) : kolun üzerinde kaldığı kısımdır. Bu nedenle çubuğun tüm ağırlığını ve üstündeki gövdeleri destekler.
- Çaba veya güç (P) : diğer taraftaki yüke karşı koymak için kaldıraca uygulanan kuvvettir.
- Yük veya direnç (R) : Bu, üstesinden gelinmesi gereken kuvvettir.
- Güç kolu (BP) : Güç ile dayanak noktası arasındaki mesafedir.
- Direnç kolu (BR) : direnç ile dayanak noktası arasındaki mesafedir.
kaldıraç kanunu
Birinci derece bir kaldıracın dengede olması için, güç çarpı güç kolunun direnç çarpı direnç koluna eşit olduğu denkleminin karşılanması gerekir.
Dolayısıyla kaldıraç yasasının formülü aşağıdaki gibidir:
Altın:
-
güçtür (veya çabadır).
-
iktidarın silahıdır.
-
dirençtir (veya yük).
-
direnişin koludur.
kaldıraç türleri
Gücün, direncin ve dayanak noktasının göreceli konumuna bağlı olarak üç tür kaldıraç vardır. Bu nedenle her bir kaldıraç türü aşağıda açıklanmıştır.
prim kolu
Birinci sınıf kaldıraç olarak da adlandırılan birinci derece kaldıraç , her iki ucunda bir ağırlık bulunan ve orta konumda dayanak noktası olan kaldıraçtır.
Bu nedenle, birinci derece kaldıraçların temel özelliği, kuvvet (veya güç) ile yük (veya direnç) arasında dayanak noktasına (veya dayanak noktasına) sahip olmalarıdır.
Örneğin, külbütör kolu, makas, maşa veya pense ana kaldıraçlardır. Bir ağırlığı kaldırmaya çalıştığımızda insan vücudu bile birinci derece kaldıraç görevi görebilir.
Ayrıca, birinci derece kaldıraçların üç farklı sınıfı analiz edilebilir:
- Dayanağı ortalanmış birinci derece kaldıraç : Dayanak noktası, kaldıracın tam ortasındadır, yani dayanak noktasından güce olan mesafe, direnç için destek noktasından olan mesafeyle aynıdır.
- Destek noktası dirence yakın olan birinci derece kaldıraç : Destek noktası, dirence güçten daha yakındır. Yani güç kolu direnç kolundan daha uzundur ve dolayısıyla güç dirençten daha küçüktür.
- Dayanağı güce yakın olan birinci derece kaldıraç : dayanak noktası, dirence göre güce daha yakındır. Yani direnç kolu güç kolundan daha uzundur ve dolayısıyla güç dirençten daha büyüktür.
ikinci derece kaldıraç
İkinci sınıf kaldıraç olarak da adlandırılan ikinci derece kaldıraç, yükün (veya direncin) dayanak noktası (veya dayanak noktası) ile çaba (veya güç) arasında olduğu bir kaldıraç türüdür.
Yani ikinci derece kaldıraçların bir ucunda dayanak noktası vardır ve diğer ucunda yükü kaldırmak için yukarıya doğru dikey bir kuvvet uygulanması gerekir.
Örneğin el arabaları, fındıkkıranlar ve şişe açacakları ikinci derece kaldıraçlardır.
Bu nedenle ikinci derece kaldıraçlarda güç kolu her zaman direnç kolundan daha büyüktür. Bu nedenle ikinci derece kaldıraçlarda güç her zaman dirençten küçüktür.
üçüncü derece kaldıraç
Üçüncü sınıf kaldıraç olarak da bilinen üçüncü derece kaldıraç, dayanak noktası (veya dayanak noktası) ile yük (veya direnç) arasındaki çabayı (veya gücü) uygulayan kaldıraçtır.
Yani üçüncü derece kaldıraçların bir ucunda dayanak noktası, diğer ucunda direnç ve kaldıracın iki ucu arasında bir yerde güç bulunur.
Örneğin olta, cımbız ve tırnak makası üçüncü derece kaldıraçlardır.
Bu nedenle direnç her zaman dayanak noktasından güçten daha uzakta olacağından üçüncü derece kaldıraçlarda direnç kolu her zaman güç kolundan daha büyüktür. Dolayısıyla gerçekleştirilecek güç de dirençten daha büyüktür.
Kaldıraçlarla ilgili çözülmüş alıştırmalar
1. Egzersiz
50 kg’lık bir gövde, 300 cm’lik sert bir çubuktan yapılmış birinci derece bir kaldıracın yanına yerleştiriliyor. Yük ile dayanak noktası arasındaki mesafe 180 cm ise, kaldıracın diğer tarafına yerleştirilen cismin dengede kalabilmesi için ağırlığı ne kadar olmalıdır?
Bu problemdeki kaldıraç birinci derecedendir ve biz sadece direnci (50 kg) ve direnç kolunu (180 cm) biliyoruz. Ancak çubuğun uzunluğunu bildiğimiz için, çubuğun toplam uzunluğundan direnç kolunun uzunluğunu çıkararak güç kolunu hesaplayabiliriz:
Böylece kaldıraç kuralını uygulayarak gücün değerini belirleyebiliriz:
Verileri formülde değiştiririz:
Ve son olarak denklemdeki bilinmeyeni çözüyoruz:
Alıştırma 2
Bir el arabasına destek noktasından 70 kg 50 cm ağırlığında bir nesne yerleştiriyoruz. El arabasının tutulduğu kısım dayanak noktasından 140 cm uzakta ise el arabasıyla nesneyi taşıyabilmek için ne kadar çaba harcamamız gerekir?
Direnç dayanak noktası ile güç arasında yer aldığından el arabası ikinci derece bir kaldıraçtır. Bu nedenle sorunu çözmek için kaldıraç yasasını uygulamalıyız:
Bildiğimiz verileri denklemde yerine koyarız:
Ve son olarak denklemdeki bilinmeyeni çözüyoruz:
Bu nedenle 25 kg kaldırmaya eşdeğer bir çaba göstermelisiniz.
Alıştırma 3
Üçüncü derece bir kaldıraçta, dayanak noktasından 80 cm uzakta bulunan 15 N’lik bir dirence karşı koymak için 60 N’ye eşdeğer bir kuvvet uygulanmalıdır. Gücün dayanak noktasından ne kadar uzakta uygulandığını hesaplayın.
Üçüncü derece kaldıraç probleminde bizden gücün kolunu belirlememiz isteniyor. Dolayısıyla sorunu çözmek için kaldıraç denklemini uygulamalıyız:
Bildiğimiz verileri denklemde yerine koyarız:
Ve denklemdeki bilinmeyenleri çözüyoruz:
Bu nedenle güç dayanak noktasından 20 cm uzağa uygulanmalıdır.