Basit makinelerde uygulanan kuvvetin büyüklüğü ve yönü değiştirilerek iş yapma kolaylığı sağlanır.
Basit makinelerde yoldan, hızdan, kuvvetten ve zamandan kazanç olabilir, ancak iş veya enerjiden kazanç sağlanamaz.
Kuvvetten kazanç varsa, yoldan aynı oranda kayıp vardır.
Yoldan kazanç varsa, kuvvetten aynı oranda kayıp vardır.
Yapılan işi farklı enerji türlerine dönüştürebilir.
Basit makineye uyguladığımız kuvvete giriş kuvveti, basit makineden elde ettiğimiz kuvvete ise çıkış kuvveti denir.
Basit makineler enerji tasarrufu sağlamaz; az enerjiyle fazla iş yapılamaz.

Kuvvet Kazancı Nedir?

Giriş kuvveti, çıkış kuvvetinden küçük ise kuvvet kazancı vardır.
Uygulanan kuvvet, yükten küçük ise kuvvet kazancı sağlanır.
Kuvvet kazancı = Yük / Kuvvet veya Kuvvet kolu / Yük kolu şeklinde hesaplanır.
Kuvvet kazancı 1’den büyükse kuvvet kazancı vardır, küçükse kuvvetten kayıp vardır.
Örneğin, 100 Newton ağırlığındaki bir cismi 50 Newton kuvvet uygulayarak kaldırıyorsak kuvvet kazancı elde ederiz.

Basit Makine Türleri

Makaralar

İp çevresinden geçirilen ve bir eksen etrafında dönebilen, cisimleri kaldırmak için kullanılan basit makinelerdir.

Sabit Makaralar

Sabit bir yere asılarak kullanılır.
Uygulanan kuvvet, yükün ağırlığına eşittir (Kuvvet = Yük).
Kuvvetin yönünü değiştirir (Kuvvet aşağı, yük yukarı hareket eder).
Kuvvet ve yoldan kazanç sağlamaz (Kuvvet kazancı = 1).
Sadece kuvvetin yönünü değiştirerek iş kolaylığı sağlar.
Makaranın ağırlığı ve çapı kuvveti değiştirmez.
İpin çekildiği yön kuvveti etkilemez.

Sabit Makara Kullanım Alanları:
Bayrak direği, inşaat, gemi, kuyu, dağcılık, stor perde vb.

Hareketli Makaralar

Yük, makara ile birlikte hareket eder.
Kuvvetten iki kat kazanç, yoldan ise iki kat kayıp vardır (Kuvvet kazancı = 2).
Yükü 2 metre yukarı çıkarmak için ip 4 metre çekilmelidir.
Kuvvetin yönü değişmez (Yük ve kuvvet aynı yöndedir).
Kuvvet = Yük / 2 olarak hesaplanır.
Makara ağırlığı önemliyse yüke ilave edilir.
Makara çapı kuvveti etkilemez.

Palangalar

Sabit ve hareketli makaraların birlikte kullanıldığı sistemlerdir.
Kuvvetten kazanç, yoldan kayıp vardır.
Kuvvet kazancı, hareketli makara sayısına bağlıdır; sabit makara kuvvet kazancını etkilemez.
Kuvvetin yönü çekilen ipin yönüne bağlı olarak değişebilir.
Palangalar sabit bir noktaya bağlanır.
Palangalar, hareketli ve sabit makaralardan oluşan bileşik makinelerdir.

Palangada Kuvvet Hesabı:

Hareketli ve sabit makaralar arasına çizgi çekilir ve ip sayılır.
En son ip aşağı yönlü ise sayılmaz, yukarı yönlü ise sayılır.
Yük, ip sayısına bölünür.
Kuvvet = Toplam yük / Yükü çeken ip sayısı

Kaldıraçlar

Sabit bir destek noktası (dayanak) etrafında hareket eden çubuklardır.

Kuvvet kolu: Kuvvet uygulanan nokta ile destek noktası arasındaki koldur. Uzunluğu kuvvet kazancını artırır.
Yük kolu: Destek ile yük arasındaki koldur.

Kaldıraçlar için temel formül:
Kuvvet x Kuvvet kolu = Yük x Yük kolu

Kaldıraç Çeşitleri

Tip Kaldıraçlar (Destek Ortada)

Destek noktası ortadadır.
Destek tam ortadaysa kuvvetten kazanç yoktur (Yük ve kuvvet eşittir).
Yüke yakın destek varsa kuvvet kazancı vardır (Kuvvet kolu uzun, yük kolu kısa).
Kuvvete yakın destek varsa yoldan kazanç vardır (Kuvvet kolu kısa, yük kolu uzun).
Kuvvetin yönünü değiştirir.

Örnekler: Kerpeten, keser, karga burun, pense, makas, tırnak makası, levye, tahterevalli, manivela, eşit kollu terazi.

Tip Kaldıraçlar (Yük Ortada)

Yük, kuvvet ile destek arasındadır.
Kuvvetten kazanç vardır, yoldan kayıp yaşanır.
Kuvvet kazancı 1’den büyüktür.
Kuvvetin yönü değişmez.

Örnekler: El arabası, gazoz açacağı, ceviz kıracağı, menteşeli kapı, pencere, buzdolabı kapağı, kâğıt delgeç, giyotin.

Tip Kaldıraçlar (Kuvvet Ortada)

Kuvvet, yük ile destek arasındadır.
Kuvvetten kayıp, yoldan kazanç vardır.
Kuvvetin yönü değişmez.
Kuvvet kazancı 1’den küçüktür.

Örnekler: Kürek, cımbız, maşa, tenis raketi, tel zımba, olta, kol ve bacak, çekiç, alt çene kemiği.

Eğik Düzlem (Rampa)

Ağır yükleri yukarı çıkarmak için kullanılır.

Formül:
Kuvvet x Kuvvet Yolu = Yük x Yük Yolu
(kısaca: F x l = P x h)

Eğik düzlemde kuvvetten kazanç, yoldan kayıp vardır (sürtünme ihmal edilir).
Kuvvetin yaptığı iş ile yükün yaptığı iş eşittir.
Eğik düzlemde kuvvetin yönü değişir.
Eğik düzlemin boyu uzadıkça (eğim azaldıkça) kuvvet kazancı artar, yoldan kayıp da artar.

Kullanım Alanları:
Kama, iğne, kaydırak, merdiven, kaykay pisti, vida, engelli rampası, murç (keski), bıçak, düz tornanın ucu.

Çıkrık

İçi içe geçmiş, farklı yarıçaplara sahip silindirlerin döndüğü bir basit makinedir.

Silindirlerin dönme yönleri ve sayıları eşittir.
Kuvvetten kazanç, yoldan kayıp vardır.
Kuvvet kolu uzunluğu arttıkça kuvvet kazancı artar.
Silindirin yarıçapı arttıkça kuvvet kazancı azalır.
İş ve enerjiden kazanç yoktur.
Kuvvetin yönü ile yükün hareket yönü aynıdır, kuvvet yönü değişmez.

Çıkrık Kullanım Alanları:
Kuyu çıkrığı, kıyma makinesi, anahtar, İngiliz anahtarı, kapı kolu, kapı tokmağı, el matkabı, direksiyon, musluk, tornavida, olta mekanizması, bijon anahtarı, bisiklet pedalı, kalemtıraş, kahve değirmeni, el mikseri.

Diğer Basit Makineler

Dişli Çarklar (Dişliler)

Bisiklet, fabrika makineleri, motorlu araçlar ve saatlerde sıkça kullanılır.
Dişlinin çapı büyüdükçe diş sayısı artar (doğru orantı).
Diş sayısı arttıkça dönme sayısı azalır (ters orantı).

Formül:
n₁ × r₁ = n₂ × r₂
(n = tur sayısı, r = yarıçap)

Büyük dişli az, küçük dişli çok döner.

Kasnak

Sabit eksen etrafında dönebilen silindirlerin kayışla birbirine bağlanmasıdır.
Dönme yönü kayışın bağlanma şekline göre değişir.

Vida

Silindirin etrafına sarılı eğik düzlemdir.
İki yüzeyi birbirine tutturmak için kullanılır.
Vida adımı: İki diş arasındaki mesafe. Vida bir tur attığında vida adımı kadar ilerler.
Vida da kuvvetten kazanç, yoldan kayıp vardır.
Vida adımı büyüdükçe daha fazla yol alınır ama daha fazla kuvvet gerekir.
Kuvvetin yönü ve büyüklüğü değişir.

Tekerlek

Tarihteki en önemli buluşlardan biridir.
Basit makinedir ve günlük hayatta sık kullanılır.

Bileşik Makineler

İki veya daha fazla basit makinenin birleşmesiyle oluşan makinelere bileşik makine denir. Hayatımızda yaygın olarak kullanılırlar.

Örnekler:

El arabası (kaldıraç, eğik düzlem, tekerlek)
Bisiklet (tekerlek, dişli, kaldıraç, çıkrık)
Olta (dişli çark, çıkrık, sabit makara, kaldıraç)
Tırnak makası (kaldıraç, eğik düzlem)
El mikseri (çıkrık, dişli çark)
Makas (kaldıraç, eğik düzlem)

Fen liseleri taban puanları ve yüzdelik dilimleri için sayfamızı takip ediniz.