13 Aralık 2013 Cuma

BASİT MAKİNELER-II 7.SINIFLAR FEN VE TEKNOLOJİ KONU ANLATIMI

BASİT MAKİNELER-II


ÜNİTE: KUVVET VE HAREKET
KONU: EĞİK DÜZLEM-MAKARALAR-DİŞLİ ÇARKLAR 
Bir ucu diğer ucundan daha yüksekte olan düzlemlere eğik düzlem denir.Eğik düzlem kullanılarak, çok büyük ağırlıklar, küçük kuvvetlerle kaldırılabilir.Dağlara çıkan kıvrımlı yollar, yürüyen merdivenler, yükleme rampaları, yükleme kalası, eğik düzleme örnek olarak verilebilir
                                           
    
Şekilde P yükü, F kuvveti, L kuvvet yolunu, h yük kolunu göstermektedir.
Eğik düzlemde, sürtünmeler ihmal edilirse, yükün yaptığı iş, kuvvetin yaptığı işe eşittir.

                                      Kuvvet x kuvvet yolu = Yük x Yük yolu
 
                                                          F x L = P x h
 
                                                              F/P = h/L  
 
                                                             F = P.h / L

Bu formülden görülebileceği gibi, eğik düzlem ne kadar uzun olursa, yükü çeken kuvvet 
o kadar az olur. Eğik düzlemin yüksekliği ne kadar az olursa, yükü çeken kuvvet de o kadar az olur.
İNCELEME: Aşağıdaki görseli inceleyiniz.

                                                 I.Şekil                    II.Şekil                          III.Şekil            
        Kuvvet (F)                         9,8 N                    13,9  N                          17 N
Eğik düzlemin boyu  (L)          0,9 m                    0,636 m                        0,520 m
   ( yerdeğiştirme )
    İş  (W)                                   8,82 J                   8,82 J                            8,82 J
SONUÇ:
Eğik düzlemin yatayla yaptığı açı (eğim) ne kadar küçük olursa , yükü çeken kuvvet de o kadar az olacaktır.Şekillerde yükseklik ve yapılan iş eşittir.( Sonuçta aynı cisim, aynı yüksekliğe çıktığından  potansiyel enerjisi eşit olur.Enerji=İş ) Ancak eğimin en az olduğu durumda, cisme uygulanan kuvvetin en az olduğu görülmektedir.(şekil I)
İNCELEME: Aşağıdaki görselde her iki durumda kuvvet ve yapılan işi inceleyelim. 
200 N'luk yükü eğik düzlemde daha az kuvvet uygulayarak 3 m yükseğe çıkarabiliriz. 
        Eğik Düzlemde                                    Yerden Kaldırılırken
              P.h=F.l                                              F= G=200 N
                         
200.3=F.5                                   Yerçekimine karşı yapılan iş

                                600=F.5                                             W=G.h          
                      F=120N                                       Ep=W=G.h =200.3  
                           Ep=W=G.h =200.3                                    W=600J        
                                       W=600J             
Ancak yapılan iş her iki durumda eşittir.                                                 
MAKARALAR
Üzerinde ipin geçebileceği oluk bulunan, sabit bir eksen etrafında serbestçe dönebilen disk şeklinde bir araçtır.
Makaralar, kullanış şekline göre sabit ve hareketli olmak üzere iki çeşittir.

                                                                       
   
1. Sabit Makara
Dönme ekseni bir yere sabitlenmiş makaradır. İp makara üzerinden geçirilir ve ucuna   yük asılır. İp diğer ucundan çekilince yük kaldırılır.
Bayrak direğinin üst tarafında sabit makara bulunur.
Sabit makara sadece kuvvetin yönünü değiştirir, kuvvetten ya da yoldan kazanç sağlamaz.                                                                         
                                            
                      Sürtünmeler ihmal edilirse kuvvet, yüke eşittir.                     
                                                          F=P      
 2. Hareketli Makara
Dönme ekseni bir çengelle yüke bağlanmış, yükle beraber hareket eden makaradır.

                                     
                                                   
       Sürtünmeler ihmal edilirse, hareketli makarada kuvvet yükün yarısına eşittir.
                                                               F=P/2   
       Sürtünmeler ihmal edilirse, hareketli makarada yük kuvvetin iki katıdır.
                                                               P=2F olur.
Palangalar

Sabit ve hareketli makaraların birlikte kullanılmasıyla oluşturulmuş sisteme palanga denir. 
Palangalarda kuvvetten büyük oranda kazanç vardır. Fakat aynı oranda yoldan kayıp vardır.
Makaralar ve palangalar, iş makinelerinde gemilerde, yük kaldırma makinelerinde kullanılır.
                                                       Palanga Formülü:
                                             F=Yük/Yükü taşıyan ip sayısı
                                             F=P/Yükü taşıyan ip sayısı
                                                                                 


                               


                                                               
                                                                                                        1.Şekilde (a)  F=P/4        
2.Şekilde (b)  F=P/5
İNCELEME:
Aşağıdaki örnekte sistem dengededir.
I.Çözüm
Sayılar vererek yükü bulabiliriz.Soruyu çözerken bilginin verildiği taraftan başlayalım.F= 10 N olsun. İlk makara sabit, yani F=G=10 N olur.İkinci makara hareketli,P=2F=2.10=20 N olur.Ve son makara hareketli, P=2.20=40 N olur.
SonuçF=10 N almıştık. P=40 N bulduk. Yani yük kuvvetin 4 katıdır. P=4F olur.
II:Çözüm 
Sistemde sabit ve hareketli makaralar vardır.Yani palangadır.
Yükü taşıyan 4 ip vardır.Bu nedenle, F=P/yükü taşıyan ip sayısı formülünden P=F.yükü taşıyan ip sayısı olur.  P=10.4=40 N olur.
Kuvvet kazancı sorulursa:
Kuvvet Kazancı=P/F=40/10=4 kat kuvvetten kazanç vardır.
                                     
İNCELEME:












Dişli Çarklar
Dişli çarklar, üzerinde eşit aralıklarla açılmış dişlerin bulunduğu, sabit bir eksen etrafında dönebilen silindir şeklindeki yapılardır. Silindir üzerindeki dişler, çarkların birbirine geçmesine yarar. Dişler,  bir çark üzerine uygulanan kuvveti diğer çarklara aktarır. Dişli çarklar hareketin yönünü ve hızını değiştirmeye yarar.



              
                   Birbirine değen dişlilerin dönme yönleri terstir.
Şekildeki birbirine değen dişliler için;
büyük dişlinin dönme sayısı = n1
küçük dişlinin dönme sayısı = n2
büyük dişlinin diş sayısı = r1
küçük dişlinin diş sayısı = r2
             n1 / n= r1 / r2
Merkezleri Farklı Olan Makaralar
Merkezleri farklı olan makaralarda kuvveti birinden diğerine aktarmak için zincir ya da kayış  kullanılır.  



Şekildeki makaralarda:
büyük makaranın dönme sayısı = n1
büyük makaranın yarıçapı = r1
küçük makaranın yarıçapı = r2
küçük makaranın dönme sayısı = n2
Kayışlar şekildeki gibi takılırsa makaralar aynı yönde döner.
                           n1.r1 = n2.r2
Kayışlar çapraz takılırsa makaralar zıt yönde döner.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
BİLGİ: Diğer basit makineler aşağıda verilmiştir.
Çıkrık
Yarıçapları birbirinden farklı, dönme eksenleri aynı, birbirine sabitlenmiş iki silindirden oluşan bir sistemdir.Çıkrık, çift taraflı kaldıraca benzer.

Sürtünmelerin ihmal edildiği bir çıkrık için şu bağıntı yazılabilir:
                                 F x R = P x r
Motorla çalışan makinelerin çoğunda çıkrık sistemi vardır.
Çevremizde çıkrığa benzer birçok araç gereç bulunur. Tornavida, anahtar, kapı kolu, pencere kolu, musluk başı, bisikletlerin pedal sistemi, vana başları, araba direksiyonu, el mikseri, el matkabı, kahve değirmeni çıkrık prensibine göre çalışır.
Vida
Vida, silindirle eğik düzlemin birleşmiş bir şekli gibi düşünülebilir. Vida, bir silindir üzerinde spiral şeklinde açılmış oyuklardan oluşur.
Vida ile çok büyük sıkıştırıcı ya da delici kuvvetler elde edilebilir. Çok büyük oranlarda kuvvetten kazanç sağlanabilir.
FÇ = vidayı çeviren kuvvet
R = vidayı döndüren kuvvetin dönme eksenine uzaklığı
a= vida adımı
FD = delici kuvvet
Vidayı çeviren kuvvet, R yarıçaplı bir dairenin çevresini dolanır. Bu durumda çevirici kuvvetin yaptığı iş, delici kuvvetin yaptığı işe eşit olur.
Kama
Cisimleri delmek, kesmek, parçalamak ya da kaldırmak için kullanılan iki yüzü eğimli basit bir makinedir. Kamalar, genelde demir ya da çelikten yapılır. Ucu sivri eğik düzlem şeklinde bir alettir. Iğne, bıcak, jilet, keski, makasın ağzı, keser, balta, kamaya benzer aletlerdir.
Kama kuvvetin yönünü değiştirir.
Kama, yoldan kaybettirir, kuvvetten kazandırır.
Tekerlek
Bir milin etrafında, serbestçe dönebilen disk şeklinde bir araçtır. Tekerlekler, üzerinde taşıdıkları cisimle zemin arasındaki sürtünmeyi azaltırlar.Tekerlek, karada giden taşıtlarda, el arabalarında, çocuk arabalarında ve hareketli birçok sistemde kullanılır.
SORU:
 












SORU:


Hiç yorum yok: