Yukarıdaki sistemde P yükü, F kuvveti ile dengelenmiştir. Aşağıdaki soruları yanıtlayınız.
Cevap:
A) Sistemde kuvvet kazancı sağlayan basit makine örneklerini yazınız. (6 puan)
Sistemde kuvvet kazancı sağlayan iki temel basit makine vardır:
- Eğik Düzlem: Yükü daha küçük bir kuvvetle yukarıya taşıyabilmek için kullanılır. Eğik düzlemin uzunluğuna göre uygulanan kuvvet azalır.
- Tekerlek ve Mil (Wheel and Axle): Şekilde görülen ve yarıçapı R olan silindirin çevrilmesi ile yükü kaldırmak için daha küçük bir kuvvet yeterli olur. Bu düzenek de kuvvet kazancına katkı sağlar.
Not: Sabit makara, yalnızca kuvvetin yönünü değiştirdiğinden tek başına kuvvet kazancı sağlamaz.
B) Sistemde eğik düzlemin boyu artırılırsa F’nin değeri nasıl değişir? (4 puan)
Eğik düzlemin boyu (uzunluğu) artırıldıkça, aynı yüksekliğe çıkmak için gereken eğim açısı küçülür. Dolayısıyla yükü çekmek için gereken F kuvveti azalır.
C) Sistemde kaç adet sabit makara kullanılmıştır? (4 puan)
Şekilde dikkatle bakıldığında konumu değişmeyen, gövdeye veya düzeneğe bağlı olan 3 adet sabit makara görülmektedir.
D) Sistemde R uzunluğu artırılırsa kuvvetten kazanç nasıl değişir? (4 puan)
Yarıçapı R olan silindiri bir tekerlek ve mil sistemi gibi düşünebiliriz. R uzunluğu (yarıçap) arttıkça, döndürme momenti (tork) aynı kuvvetle daha büyük olduğundan yükü kaldırmak için gereken kuvvet azalır. Yani kuvvetten kazanç artar.
Özet Tablo
| Soru | Cevap |
|---|---|
| A) Kuvvet kazancı sağlayan basit makineler | Eğik düzlem, tekerlek-mil (silindir düzenek) |
| B) Eğik düzlem boyu artınca F nasıl değişir? | F değeri azalır |
| C) Kaç adet sabit makara vardır? | 3 sabit makara |
| D) R uzunluğu artınca kuvvet kazancı nasıl değişir? | Kuvvetten kazanç artar (uygulanan kuvvet küçülür) |
Kısa Özet
Bu sistemde eğik düzlem, yükü daha uzun bir mesafede ancak daha küçük bir kuvvetle kaldırmamızı sağlar. Tekerlek ve mil (silindir) mekanizması ise dönme yarıçapını (R) artırarak uygulanan kuvvetin azalmasına neden olur. Sabit makaralar, sadece kuvvetin yönünü değiştirmeye yarar ve sisteme fazladan bir kuvvet kazancı katmazlar. Eğik düzlem boyu uzadıkça F küçülür, R yarıçapı büyüdükçe de kuvvet kazancı artar.