Soruda Verilen Düzeneklerle İlgili Sorular ve Çözümleri
Cevap:
Basit makineler (makaralar) konusundaki bu iki düzenekte, sabit ve/veya hareketli makaralar kullanılarak yükü kaldırmak için uygulanan kuvvetin büyüklüğü, kuvvetin yönü ve çekilen ip miktarı değişir. Aşağıdaki alt başlıklarda her soruya ayrı ayrı yanıt verilmiştir.
A) Düzeneklerde uygulanan F₁ ve F₂ kuvvetleri arasındaki ilişki nasıldır? (4 puan)
-
1. Düzeneğin Özelliği (Sabit Makara)
- Genellikle tek bir sabit makarada (ya da sabit-hareketli makaradan oluşan basit bir sistemde) kuvvet kazancı fazla olmaz veya hiç yoktur. Dolayısıyla F₁ değeri, yükün ağırlığına (P) oldukça yakındır.
-
2. Düzeneğin Özelliği (Palanga / Birden Fazla Makara)
- Birden fazla makaradan oluşan palanga düzeninde (örneğin 3 makaralı sistemde), yükü kaldırmak için gereken kuvvet daha küçüktür. Yani F₂ < F₁ olur.
Dolayısıyla bu iki düzenek kıyaslandığında, 2. düzeneğin (palanga sisteminin) uygulanan kuvveti daha küçük olduğundan F₂ < F₁ denebilir.
B) Düzeneklerde yoldan kayıp olan hangisidir? (4 puan)
- “Yoldan kayıp” ifadesi, düzenekte kuvvetten kazanç sağlarken ipin daha fazla çekilmek zorunda kalınmasını anlatır.
- Daha fazla makaraya sahip olan 2. düzenekte kuvvet azalırken, ip daha uzun mesafede çekildiği için burada “yoldan kayıp” söz konusudur.
Cevap: Yoldan kayıp, 2. düzeneğe aittir.
C) Düzeneklerden hangisinde kuvvetin yönü değişmiştir? (4 puan)
- Sabit makaralar, genel olarak “kuvvetin yönünü değiştirme” işleviyle bilinir. Yani yükü yukarı kaldırırken, ipi aşağı doğru çekerek de aynı işi yapabilirsiniz.
- Birden fazla makaralı sistemlerde de kimi zaman kuvvet yönü değişebilir; ancak sorudaki ilk düzenek (sabit makara) tipik olarak “kuvvetin yönünü değiştirme” örneğidir.
Cevap: 1. düzeneğinde (sabit makarada) kuvvetin yönü değişmiştir.
D) Yükü 1 metre yükseltmek için hangi düzenekteki ip daha fazla çekilmelidir? (4 puan)
- Birden çok makaradan oluşan sistemde (2. düzenek), kuvvet azalırken ipin çekilme yolu artar. Dolayısıyla yükü 1 metre yukarı çıkarmak için, ipi 1 metreden fazla çekmeniz gerekir.
- Sabit makarada ise (1. düzenek) kuvvetten kazanç yoktur, ancak çektiğiniz ip mesafesi aşağı yukarı yükün kalktığı mesafe kadardır (ek sürtünme vb. ihmal edilirse).
Cevap: 2. düzeneğin ipi daha fazla çekilmelidir.
E) Düzeneklerin hangisinde kuvvetten kazanç vardır? (4 puan)
- Kuvvetten kazanç, belirli bir yükü kaldırmak için gereken kuvvetin azalmasıdır. Bu, hareketli makaralar veya çok makaralı (palanga) sistemleriyle elde edilir.
- Sorudaki 2. düzeneğin bir palanga sistemi olduğu ve kuvveti azalttığı için kuvvetten kazanç sağladığı açıktır.
Cevap: Kuvvetten kazanç, 2. düzenekte vardır.
Karşılaştırma Tablosu
| 1. Düzeneğin Özelliği | 2. Düzeneğin Özelliği | |
|---|---|---|
| Kuvvet (F₁ - F₂) | Yüke yakın (kazanç az veya yok) | Daha küçük bir kuvvetle yük kaldırma (F₂ < F₁) |
| Kuvvetin Yönü | Yönü değiştirir (sabit makara etkisi) | Bazı sistemlerde de değişebilir, ancak esas kazanç kuvvettedir |
| Yoldan Kayıp | Yok veya az | Var (ip daha fazla çekilir) |
| 1 m Yük Kaldırma | İp yaklaşık 1 m çekilir | İp 1 metreden çok çekilir (daha uzun ip mesafesi) |
| Kuvvet Kazancı | Yok (veya çok az) | Var (palanga sistemi) |
Kısa Özet
- F₂ < F₁: İkinci düzeneğin sağladığı ek makaralar, daha az kuvvetle yükü kaldırmayı mümkün kılar.
- Yoldan kayıp 2. düzenektedir: Kuvvet azalırken ipin çekilme mesafesi artar.
- Kuvvetin yönü 1. düzenekte değişir: Sabit makara yapısıyla ipi aşağı çekerek yükü yukarı kaldırabilirsiniz.
- 1 metre kaldırmak için ip, 2. düzende daha fazla çekilmelidir: Hangi noktadan çektiğinize bağlı olarak, çok makaralı sistemde ip mesafesi artar.
- Kuvvetten kazanç 2. düzendedir: Birden çok makaralı sistem (palanga) daha küçük kuvvetle yükü kaldırma olanağı verir.