Bir iþi daha kolay yapabilmek için kullanýlan düzeneklere basit makineler denir. Bu basit makineler kuvvetin doðrultusunu, yönünü ve deðerini deðiþtirerek günlük hayatta iþ yapmamýzý kolaylaþtýrýr.
Basit Makinelerin Genel Özellikleri :
1. Basit makine ile, kuvveten, hýzdan ve yoldan kazanç saðlanabilir. Fakat ayný anda hepsinden kazanç saðlanamaz. Birinden kazanç varsa, diðerlerinden ayný oranda kayýp vardýr.
2. Kuvvet kazancý, yükün kuvvete oraný olarak ifade edilir. Yük kuvvet ile dengede ise,
<![endif]>
3. Hiçbir basit makinede iþten kazanç yoktur. Hatta sürtünme gibi nedenlerden dolayý kayýp vardýr. Sürtünmenin olmadýðý ideal basit makinelerde iþten kayýp yoktur. Bu durumda makine tam kapasite ile çalýþýr. Yani verim % 100 olur.
Bir basit makinenin verimi,
4. Basit makinelerde moment ve iþ prensipleri geçerlidir.
a. Moment Prensibi
Sistem denge iken,
Kuvvet . Kuvvet kolu = Yük . Yük kolu
b. Ýþ Prensibi
Bir cisme uygulanan kuvvet ile, kuvvete paralel yolun çarpýmý F kuvvetinin yaptýðý iþe eþittir.
W = F . x dir. Ýþ prensibi ise,
Kuvvet . Kuvvet yolu = Yük . Yük yolu dur.
KALDIRAÇLAR
a. Destek ortada ise,
Saðlam bir destek etrafýnda dönebilen çubuklara kaldýraç denir.
Bir kaldýraçta kuvvetin desteðe olan uzaklýðýna (y) kuvvet kolu, yükün desteðe uzaklýðýna (x) yük kolu denir.
Åžekildeki desteðin ortada olduðu aðýrlýðý önemsiz kaldýraç dengede iken, yük ile kuvvet arasýndaki iliþki moment prensibinden bulunur.
F . y = P . x dir.
Burada P ile F kuvvetleri paralel olduðu için çubuða dik bileþenlerini almaya gerek yoktur. Kuvvet kolu, yük kolundan büyük (y > x) ise, kuvvetten kazanç saðlanýr ve cisimler aðýrlýðýndan daha küçük kuvvetlerle dengede tutulabilirler.
Bu tip basit makinelere örnek olarak pense, makas, tahtarevalli, kerpeten, manivela ve eþit kollu terazi sayýlabilir.
b. Destek uçta ise,
Åžekildeki aðýrlýðý önemsiz olan kaldýraçta, F ile P arasýndaki iliþki moment prensibinden bulunur.
F . y = P . x dir.
Bu tip kaldýraçlarda, y > x olduðundan kuvvetten kazanç saðlanýr. El arabasý, gazoz açacaðý, fýndýk kýrma makinesi, kaðýt delgi zýmbasý bu tip kaldýraca örnek olarak verilebilir.
c. Yük ve destek uçta ise,
Åžekildeki aðýrlýðý ö-nemsiz olan kaldýraçta, F ile P arasýndaki iliþki yine moment prensibinden bulunur.
F . y = P . x dir. x > y olduðundan kuvvetten kayýp, yoldan ise kazanç vardýr. Cýmbýz ve maþa bu tip kaldýraçlara örnek olarak verilebilir.
MAKARALAR
Makaralar sabit bir eksen etrafýnda serbestçe dönebilen, çevresinde ipin geçebilmesi için oluðu olan basit bir makinedir.
a. Sabit makaralar
Çevresinden geçen ip çekildiðinde yalnýzca dönme hareketi yapabilen makaralara sabit makara denir.
Moment prensibine göre
F . r = P . r => F = P dir.
Makara ile ip arasýnda sürtünme önemsiz iken ayný ipin bütün noktalarýndaki gerilme kuvveti ayný olduðundan F = P dir. Kuvvetten kazanç yoktur.
b. Hareketli Makara
Çevresinden geçen ip çekildiðinde hem dönebilen hem de yükselip alçalabilen makaralara hareketli makara denir.
Ayný ipin bütün noktalarýndaki gerilme kuvveti ayný olduðundan, dengenin þartýna göre,
Hareketli makarada makara aðýrlýðý ihmal edilmez ise, makaranýn aðýrlýðý P yüküne dahil edilir. Aðýrlýðý ihmal edilen hareketli makarada kuvvetten kazanç vardýr. Aðýrlýðý ihmal edilmiyor ise aðýrlýða göre kuvvetten kazanç olabilir de olmayabilir de. Hareketli makarada F kuvveti ile ipin ucu h kadar çekilirse, karþýlýklý paralel iplerin herbirinden h/2 kadar kýsalma olur ve cisim h/2 kadar yükselir.
Åžekilde, makara aðýrlýklarý önemsizise, F ile P arasýndaki iliþki denge þartýndan bulunabilir. Sürtünmeler önemsiz iken ayný ipin bütün noktalarýndaki gerilme kuvvetleri eþit olur. Yukarý yönlü kuvvetlerin toplamý aþaðý yönlü kuvvetlerin toplamýna eþit olduðundan,
PALANGALAR
Hareketli ve sabit makara gruplarýndan oluþan sistemlere palanga denir.
Makara aðýrlýklarý ve sürtünmelerin önemsiz olduðu palanga sistemlerinde, kuvvet ile yük arasýndaki iliþki, makaralarda olduðu gibi denge þartlarýndan bulunur.
Makara aðrýlýklarý ihmal edilmiyor ise, hareketli makaralarýn aðýrlýklarý yüke ilave edilerek ayný iþlem yapýlýr. Sabit makaralarýn aðýrlýklarý ise, tavana baðlý olan iplerle ya da baðlantý maddeleriyle dengelenir.
Åžekil – I de Åžekil – II de
EÄžÝK DÜZLEM
Aðýr yükleri belli yüksekliðe kaldýrmak zor olduðu zaman eðik düzlem yardýmýyla yükten daha az bir kuvvet ile cisimler istenilen yüksekliðe çýkarýlabilir.
Sürtünmeler önemsiz ise, eðik düzlemde iþ prensibi geçerlidir.
Kuvvet . Kuvvet yolu = Yük . Yük yolu
F . S = P . h
Kuvvet yolu, kuvvete paralel olan S yolu, yük yolu ise, yüke paralel olan h yoludur. Kuvvetten kazanç saðlanýr. Fakat ayný oranda yoldan kayýp olur.
ÇIKRIK
Dönme eksenleri ayný yarýçaplarý farklý iki silindirin oluþturduðu sisteme çýkrýk denir.
Åžekilde görüldüðü gibi yük, yarýçapý küçük olan silindirin çevresine dolanan ipin ucuna asýlýr. Kuvvet ise, silindire baðlý kolun ucuna uygulanýr.
Moment prensibine göre,
F . R = P . r dir.
R > r olduðundan kuvvetten kazanç vardýr. Daha küçük F kuvveti ile dengede tutmak veya yükü sabit hýzla çýkarmak için
oranýný küçültmek gerekir.
Et kýyma makinesi, el matkabý, araba direksiyonu, tornavida, kapý anahtarý gibi araçlar çýkrýða örnektir.
VÝDA
Vida, iki yüzeyi birbirine birleþ-tirirken, en çok kullanýlan, basit makinelerden birisidir. Vidada iki diþ arasýndaki uzaklýða vida adýmý denir. Vidayý tahtaya vidalamak için tornavida ile kuvvet uygulayarak döndürmek gerekir.
Vida baþý bir tam dönüþ yaptýðýnda vida, vida adýmý (a) kadar yol alýr. N kez döndüðünde ise N . a kadar yol alýr.
Vidayý döndürmek için uygulanan F kuvvetinin yaptýðý iþ, vida tahtaya girerken R direngen kuvvetinin yaptýðý iþe eþittir.
Ýþ prensibinden
Kuvvet . Kuvvet yolu = Yük . Yük yolu
F . 2pr = R . a dýr.
Vidanýn baþ kýsmý daire olduðu için bir turda kuvvet yolu dairenin 2pr çevre uzunluðu kadar olur.
DÝÅžLÝLER
Diþli çarklar, üzerinde eþit aralýklarla diþler bulunan ve bir eksen etrafýnda dönebilen silindir þeklindeki basit makinedir. Diþler çarklarýn birbirine geçmesini saðlar. Diþlilerden birine uygulanan kuvvet diþler yardýmý ile diðerine iletilir. Diþlilerin çalýþma prensibi çýkrýðýnkine benzer.
Eþ merkezli diþliler birbirine perçinli olduðu için hep ayný yönde dönerler ve devir sayýlarý da eþittir.
Åžekildeki gibi birbirine temas halinde olan diþliler için, herbir diþli bir öncekine göre,
a. Zýt yönlerde dönerler. Dolayýsýyla K ve M ayný yönde döner.
b. Devir sayýlarý yarýçaplarý ile ters orantýlýdýr.
c. K ve M nin aralarýndaki devir sayýlarý oraný L nin yarýçapýna baðlý deðildir.
KASNAKLAR
Kasnaklar diþleri olmadýðý için kayýþ ya da iple birbirlerine baðlanýrlar.
Devir sayýlarý yine yarýçaplarý ile ters orantýlýdýr. Dönme yönleri ise, þekilde görüldüðü gibi kayýþlarýn baðlanma þekline göre deðiþir.
Birbirlerini döndüren diþli ve kasnaklarda dönme sayýsý ile yarýçaplarýn çarpýmý eþittir.
