Fen ve Teknoloji

BASİT MAKİNALAR




Yukarıdaki bisikletin fren sistemini inceleyiniz. Frene uyguladığımız kuvvetin etkisi tekerleklere nasıl ulaşıyor?


Boya kutusunu açarken uyguladığınız kas kuvvetinin yönü hangi tarafa doğrudur?
Kuvvet, kutu kapağının neresine etki eder?
Kapak hangi yöne doğru hareket eder?
Kapağı açmak için tornavidayı kutunun neresine yerleştirmeliyiz?

Günlük hayatımızda kuvvetin yönünün değiştirilmesinden faydalanılarak oluşturulmuş birçok araç-gereç kullanırız. Bu araç-gereçler bize iş yapma kolaylığı sağlar.

Basit makinaları hayatımızın her alanında görmekteyiz. Sizler de ne tür basit makinalar kullandığınızı bir düşünün?


Makinalar İş Başında :

Vitesli bisikletlerde çok sayıda dişli çark bulunmasının sebebini biliyor musunuz? Bisiklet sürücüleri, düz yolda giderken veya yokuş çıkarken zaman zaman vites değiştirirler. Çünkü vites değiştirmek onların ne kadar kuvvet uygulayacaklarını belirler. Buna bağlı olarak pedalı çevirme sayısı da değişir.
Bisikletin vitesi iki şekilde ayarlanabilir:


1. Yokuş çıkarken bisikletin vitesini değiştirerek zinciri, pedala bağlı olan küçük dişli çarka aktarırız. Bu durumda daha çok pedal çevirir ancak daha az kuvvet uygularız.



2. Düz yolda ise zinciri pedala bağlı olan büyük dişli çarka aktarırız. Bu durumda pedal çevirme sayısı az, fakat uygulanan kuvvet daha büyük olur.

Cımbızdan uçağa, penseden buldozere kadar binlerce makine hayatımızı kolaylaştırır.

Makineler genel olarak;
1. Uygulanan kuvveti artırabilir.
2. Bir kuvvetin yönünü değiştirebilir.
3. Bir işin yapılma hızını değiştirebilir.
4. Bir enerji türünü, başka bir enerji türüne çevirebilir.

Peki, keser, pense, ingiliz anahtarı, makara, vida ve tornavida gibi aletler uyguladığımız kuvveti nasıl artırır?

KALDIRAÇLAR

Muhtemelen hepiniz çocuk parkında tahterevalliye binmişsinizdir. İşte, bindiğiniz bu tahterevalliler fende kaldıraç olarak adlandırılmaktadır.

Tahterevallinin iki kolu vardır ve bu kollar eşit uzunluktadır. Ağırlığı sizinkiyle aynı olan bir arkadaşınız, tahterevallide karşınıza geçerse birbirinizi dengelemiş olursunuz. Bunun sebebi tahterevallinin sabit noktalar üzerinde hareket etmesidir. Aşağıdaki resimde görüldüğü gibi, tüm kaldıraçlar destek denilen sabit noktalar üzerinde hareket eder.


Günlük hayatımızda kullandığımız birçok aletin kaldıraç özelliği vardır.


Püskürtme Kolu



Musluk


Anahtar


Kapı Kolu





MAKARALAR




Sabit Makara ve Hareketli Makaraların mantığını etkinlikten kavramış olmanız gerekmektedir.

Sabit Makara
Bu makaralarda yoldan da bir kazanç sağlanamaz. Sabit makaralar sadece kuvvetin yönünü ve doğrultusunu değiştirdikleri için iş yapma kolaylığı sağlar. İnşaatlarda tuğla, kum, harç gibi malzemeleri taşımak için çoğunlukla bu makaralar kullanılır.





Hareketli Makara
Hareketli makarada kaldırılacak yükün ağırlığı, iki ip arasında eşit olarak paylaşılır. Bu durumda yoldan iki kat kaybımız olur. Yapılan işten, sabit makarada da oldu¤u gibi, bir kazanç elde edilmiş olmaz.


Günlük yaşamda en fazla gördüğümüz şekliyle inşaatlarda harç, tuğla ve diğer yapı malzemelerini taşımak için kullanılmaktadır.


EĞİK DÜZLEM




Bir yükü makara kullanmadan belli bir yüksekliğe daha kolay nasıl çıkarırız? Bir rampa kullanmak işimizi kolaylaştırır mı? Bazen kaldırılması zor olan yükleri belli bir yüksekliğe taşımak için eğik düzlemler kullanıldığını fark ettiniz mi? Çevrenizde nerelerde eğik düzlem kullanılmaktadır?



Bir levhanın ucu, yükün çıkarılacağı yere dayandırılırsa eğik bir yol elde edilir. Birçok yerde karşılaştığımız eğik düzlemin öteki basit makinelerden en önemli farkı, bunların genellikle hareketsiz olmalarıdır. Eğik yüzey boyunca itilen ya da çekilen yük, istenilen yere daha az kuvvetle çıkarılabilir. Ancak aynı yük, çok daha uzun bir mesafede taşınmış olur. Aslında eğik düzlem kullanıldığında, yapılan iş miktarı azalmaz.

Günlük hayatımızda kullandığımız eğik düzlemler


Kaydırak




Yapıların Çatısı


DİŞLİLER




Bir otomobil sürücüsünün tekerlekleri yönlendirebilmesi için direksiyonu çevirmesi gerekir. Peki, direksiyon çevirmek için uygulanan kuvvet tekerleklere nasıl aktarılıyor olabilir acaba?

Hiç bir saatin içini gördünüz mü? Görmediyseniz büyüklerinizden yardım alarak bu tür bir saatin içini aç›p inceleyiniz. Saatin akrep ve yelkovanının hareket etmesini sağlayan dişli çarkları fark ettiniz değil mi?



Dişli çarklara kısaca dişliler adı verilir. Günlük hayatımızda bisikletten otomobile, matkaptan gemiye kadar birçok araç-gerecin yapımında farklı boyut ve türdeki dişlilerden yararlanılır.

Yandaki 17. Etkinliğimizde dişlileri daha yakından tanıyalım. Dişlilerin dönme yönleri, çaplarının büyük olmaları gibi durumlar ne işe yarıyor bunları görelim.



Dişli çarklar kullanım amaçlarına göre farklı büyüklükte imal edilir. Çarkın çapı büyüdükçe diş sayısı da artar. Örneğin, büyük çarktaki diş sayısı 52 küçük çarktaki diş sayısı 13 olan bir bisiklet düşünelim. Bu durumda bisikletteki büyük çarkın çapı, küçük çarkın çapının 4 katı olacaktır. Yani pedalı çevirdiğimizde zincire bağlı büyük çark bir kez dönerken küçük çark 4 kez dönecektir.


Şu ana kadar kaldıraç, makara, eğik düzlem ve dişliler gibi basit makineleri öğrendik. Ancak günlük hayatımızda çok sık kullandığımız başka makineler de vardır. Çevremizi dikkatle gözlemleyerek bunların hangi makineler olduklarını ve nerelerde kullanıldıklarını anlamaya çalışalım.

Aşağıda bunlara iki örnek var. birincisi vida, ikincisi ise tekerlek.

Vida

Basit makineler, çok az parçadan oluşan ve genellikle tek bir kuvvetin kullanıldığı araçlardır. Bu makinelerin bir kuvvetin yönünü ve büyüklüğünü nasıl değiştirdiğini daha önce öğrenmiştik. Ancak günlük yaşantımızda sadece basit makinelerden yararlanmayız. Basit makinelerin bir araya getirilmeleriyle oluşturulmuş bileşik makineler de vardır ve bileşik makineler hayatımızda daha fazla yer tutar.


İnsanoğlu, ilk çağlardan beri kendi kuvvetinin çok üzerinde işler yapmak için uğraşmışlar ve bunu da başarmıştır. İnsanların bu kadar büyük işleri başarabilmiş olmalarının sebebi, onların kendi kuvvetlerinin yanı sıra hayvan ve makine kuvvetlerini de kullanmış olmalarıdır.

Sizce, insanoğlunun kullandığı ilk basit makine ne olabilir?

Belki büyük ağırlıkları hareket ettirmek için kullanılan uzun çubuklar belki de hayvanların derilerini yüzmek için kullanılan keskin uçlu taşlar ilk basit makineler olabilir, değil mi?

İnsanlar zamanla, kuvvetin büyüklüğünü artırıp yönünü değiştiren ve bu sayede iş kolaylığı sağlayan birçok makine yapmayı öğrendiler. Mağaralardan çıkıp yaşamaya elverişli yapılar inşa etmeye başladıklarında yuvarlak kütüklerden yararlandılar. Kütükler sayesinde yapılarda kullanacakları büyük taşları istedikleri yere daha kolay taşıdılar. Bu durum tarihteki en önemli buluş sayılan tekerleğin icadının ilk adımıdır. Günümüzden 5000 yıl önce, Sümerler tarafından icat edilmiş olan tekerlek, sadece yük taşımada değil, makinelerde de kullanılmıştır.


Öğrendiğiniz basit makinelerden en az üçünü kullanarak bir bileşik makine tasarımı oluşturunuz. Oluşturduğunuz bu tasa-rımla daha az kuvvet uygulayarak daha büyük bir kuvvet elde ediniz. Tasarımınızı arkadaşlarınıza tanıtınız.


ÖZET

Günlük hayatımızda kuvvetin yönünün değiştirilmesinden faydalanılarak oluşturulmuş birçok araç-gereç kullanırız. Bu araç-gereçler bize iş yapma kolaylığı sağlar.

Makineler genel olarak;
1. Uygulanan kuvveti artırabilir.
2. Bir kuvvetin yönünü değiştirebilir.
3. Bir işin yapılma hızını değiştirebilir.
4. Bir enerji türünü, başka bir enerji türüne çevirebilir.

Çok az parçadan oluşan ve yalnızca tek bir kuvvet çeşidini kullanan makineler “Basit makine” olarak adlandırılır. Basit makinelerle, uygulanan kuvvetin büyüklüğü ve yönü değiştirilerek iş yapma kolaylığı sağlanır. Bu tür makineler insanoğlu tarafından binlerce yıldır kullanılmaktadır.