Skip to main content
Öğretmen Portalı

Arka plan

Basit makineler günlük yaşam için önemlidir ve evde, okulda veya oyun alanında görülebilir. Basit makineler, işi kolaylaştırmak için kuvvetin büyüklüğünü ve/veya yönünü değiştiren araçlardır. Basit makineler kullanarak sıradan insanlar büyük taşları kaldırabilir, blokları uzun mesafelere taşıyabilir ve hatta piramitler inşa edebilirler.

Bu ünitede öğrencilere kuvvet ve iş gibi fizik kavramları ve eğik düzlem, tekerlek ve aks, kaldıraç ve dişliler olmak üzere dört tür basit makine tanıtılacaktır. Öğrenciler, Eğimli Düzlem, Dengeleyici Kaldıraç, Yaylı Araba ve Saat gibi basit makineleri içeren 4 yapı ile işi kolaylaştırmak için kuvvetin nasıl uygulanabileceğini araştırabilecekler. Öğrenciler ayrıca antik çağlardan beri kullanılan ve günümüzde de kullanılmaya devam eden aletler hakkında da bilgi edinecekler.

VEX GO Eğimli Düzlem Yapımı

Basit Makine Nedir?

Basit makine bir cismi hareket ettirmek için kuvvetin boyutunu ve yönünü değiştiren bir araçtır. Basit makineler, işi kolaylaştıran, hareketli parçası az olan veya hiç olmayan cihazlardır. Basit makineler binlerce yıldır varlar ve hala kullanışlı olmaya devam ediyorlar. Bu ünitede öğrencilere dört tür basit makine tanıtılacaktır: eğik düzlem, tekerlek ve aks, kaldıraçve dişliler.

Eğimli Düzlem Kaldıraç Tekerlek & Aks Vites
Eğimli düzlem, bir cismi yükseltmeye veya alçaltmaya yarayan eğimli bir yüzeydir. Dayanak noktası adı verilen bir pivot noktasına tutturulmuş veya konumlandırılmış hareketli çubuk. Eşyaları yuvarlayarak hareket ettirmeyi kolaylaştırır, böylece sürtünmeyi azaltır. Kenarlarında dişler bulunan ve kuvveti aktarmaya, arttırmaya veya azaltmaya yarayan bir tekerlektir.
Bir kişinin büyük ve yuvarlak bir nesneyi dik bir yokuştan yukarı ittiği çizimde, nesneye doğru yatay olarak sola bakan bir ok, nesneyi eğimli düzlemde yukarı hareket ettirmek için kullanılan kuvvetin yönünü göstermektedir. Bir terazinin yanında duran ve sol tarafına basan bir kişinin çizimi. Sağ tarafta bir örs bulunmaktadır. Kişinin bastığı noktada aşağıyı gösteren ok, terazinin kolunu dengelemek için gereken kuvvetin yönünü gösterir. Uzun bir dübel benzeri aksın ucunda yuvarlak bir tekerleğin çizimi, aksın ve tekerleğin etrafını saran oklar, her ikisinin de hareket yönünü gösterir. Yan yana iki mavi dişli gösteriliyor ve dişlerin bir bölümü birbirine geçmiş şekilde gösteriliyor. Bu, bir dişlinin döndürülmesinin diğerini nasıl hareket ettireceğini gösteriyor.

Kuvvet Nedir?

Kuvvet, bir cisme uygulanan itme veya çekmedir. Bir cisme kuvvet uygulandığında ve bu kuvvet karşı konulmaz olduğunda, cismin hızı veya yönü değişir. Etrafımızdaki şeyleri hareket ettirmek için kuvvet kullanırız. Bu ünitede uygulanan kuvvet, dengeli ve dengesiz kuvvetler dahil olmak üzere çeşitli kuvvet biçimleriyle çalışacağız.

Uygulanan Kuvvet

Uygulanan kuvvet, bir cisme uygulanan kuvveti ifade eder. Eğer sandalyenizi odanın karşısına doğru iterseniz, sandalyeye kuvvet uygulamış olursunuz.

Dengeli kuvvetler olduğu gibi dengesiz kuvvetler de vardır. Yönleri eşit fakat zıt olan kuvvetlere dengeli kuvvetler denir. Dengeli kuvvetler cismin hareket etmesine neden olmaz.

Bir çizimin merkezinde 3 adet büyük kare kutu bulunmaktadır. Sağdaki çocuk, yığına doğru ek bir kutu itiyor. Sağ tarafta, yığındaki kutulardan birinin sapına ip bağlı bir çocuk var ve kutuyu çekiyor.

Dengeli ve Dengesiz Kuvvetler

Yönleri eşit fakat zıt olan kuvvetlere dengeli kuvvetler denir. Dengeli kuvvetler cismin hareket etmesine neden olmaz. Dengeli bir kuvvete örnek olarak iki grup insanın aynı miktarda kuvvetle halat çekme oyunu oynaması gösterilebilir. Bu, her iki tarafa uygulanan zıt kuvvetlerin eşit olması nedeniyle ipin yerinde kalmasını sağlar.

Solda üç kişilik kırmızı takım ve sağda üç kişilik mavi takımın, bir ipi çekerek bir tarafı merkez çizginin ötesine geçirmeye çalışarak halat çekme oyunu oynadığı bir çizim.

Ancak dengelenmemiş kuvvetler cismin veya cisimlerin hareket etmesine neden olur. Halat çekme oyununda takımlardan biri diğerinden daha güçlü çekerse kuvvetler artık eşit olmaz. Bir takım diğer takımı daha büyük kuvvetin olduğu yöne doğru çekebilecektir.

Dengesiz kuvvetler, kuvvet uygulanan cismin hareketinde değişikliğe neden olur. Eğimli düzlem gibi basit makineler, işi kolaylaştırmak için dengesiz bir kuvvet kullanır. Örneğin, yerçekimi kuvvetindeki dengesizlik nedeniyle nesnelerin eğimli bir düzlemde aşağı doğru ivmelendiği bilinmektedir.

Yerçekimi Kuvveti

Yer çekimi kuvveti, Dünya'nın, Ay'ın veya diğer büyük kütleli cisimlerin başka bir cismi kendine doğru çektiği kuvvettir. Tanımı gereği bu, nesnenin ağırlığıdır. Dünya üzerindeki tüm nesneler, Dünya'nın merkezine doğru "aşağıya" doğru yönlendirilmiş bir yerçekimi kuvvetine maruz kalırlar.

Ortada Dünya'nın çizimi var, etrafında da iki eş merkezli halka var. Resmin üst ve alt kısmında, her direğin üzerinde birer çocuk bulunmaktadır. Dört köşesinden Dünya'ya doğru uzanan dört kırmızı ok yer alıyor ve bunlar yer çekimi kuvvetini gösteriyor.

İş Nedir?

Bilimde iş , bir cismi sabit bir başlangıç noktasından hareket ettirmek için kuvvet kullanılmasıdır. Basit makineler işi (cisimleri hareket ettirmeyi) kolaylaştırır.

İşin bilimsel tanımı, bir cisme uygulanan kuvvetin, cismin hareket ettirildiği mesafeyle çarpımıdır. Dolayısıyla iş, kuvvet ve mesafeden oluşur. Her işin tamamlanması için belirli bir miktarda çalışma gerekir ve bu sayı değişmez. Dolayısıyla kuvvet ile mesafenin çarpımı her zaman aynı miktarda işe eşittir. Bu, bir şeyi daha küçük bir mesafeye hareket ettirirseniz daha büyük bir kuvvet uygulamanız gerektiği anlamına gelir. Öte yandan, daha az kuvvet uygulamak istiyorsanız, onu daha büyük bir mesafeye taşımanız gerekir. Bu kuvvet ve mesafe arasındaki dengedir.

Eğimli bir rampa üzerinde yükseltilmiş bir yüzeye çıkan bir arabanın bulunduğu yan yana üç durum gösterilmektedir. En solda rampa 30 derecelik bir açıyla yer alıyor ve rampa ile zemin arasındaki yeşil açı işareti eğim derecesini gösteriyor. Ortada rampa 45 derecelik açıyla yeşil açı işaretiyle gösterilirken, araç daha dik açıyla duruyor. En sağda rampa 60 derecelik açıyla yeşil açı işaretiyle gösteriliyor ve araç en dik açıda.

Mekanik Avantaj Nedir?

Mekanik Avantaj aynı miktarda işi yapmak için daha az kuvvete ihtiyaç duyulması durumudur çünkü uygulanan kuvvetin yönünü artırmak ve değiştirmek için basit bir makine kullanılır. Mekanik avantaj, özel ihtiyaçlara göre ayarlanabilir. Mekanik avantajın iki türü hız ve torktur.

Tork Nedir?

Tork , tahrik edilen bir dişlinin veya makinenin çıkışını daha güçlü hale getiren mekanik bir avantajdır. Tork, bir cismin dönmesini başlatmak veya durdurmak için bir kuvvet kullanıldığında oluşur; örneğin dişlilerin dönmesi veya bir kolun kısmen döndürülmesi gibi. Daha büyük bir dişliyi çalıştıran daha küçük bir dişlinin daha fazla tork üretmesini görmek için aşağıdaki animasyonu izleyin.

Hız Nedir?

Hız , bir cismin zaman içinde kat ettiği mesafedir ve tahrik edilen dişli veya makinenin çıkışını daha hızlı hale getiren mekanik bir avantajdır. Dişliler açısından bakıldığında, hız torkla ters orantılıdır. Çıkışta hız isteniyorsa torkun düşürülmesi gerekir. Tersi de doğrudur, eğer çıkış olarak daha fazla tork veya güç isteniyorsa, o zaman hız düşecektir. Daha büyük bir dişlinin daha küçük bir dişliyi çalıştırarak daha yüksek hıza ulaşmasını görmek için aşağıdaki animasyonu izleyin.

< Geri Laboratuvarlara Dön İleri >