Basit Makineler 

  Basit makineler, günlük hayatta işlerimizi kolaylaştıran, çok az parçadan oluşan ve yalnızca tek bir kuvvet çeşidini kullanan aletlerdir. Örneğin; el arabası, tornavida, kapı anahtarı, tahtaravalli, eşit kollu terazi, makas, iğne ve bunun gibi günlük hayatımızda işlerimizi kolaylaştıran pek çok araç, hepsi birer basit makinedir.

Basit Makinelerin Genel Özellikleri

1. Basit makineler, kuvvetin yönünü, doğrultusunu ve büyüklüğünü değiştirirler.

*** Doğrultu ve yön birbirlerine karıştırılan iki kavramdır. Aynı olduğu zannedilir ancak birbirinden farklı kavramlardır.

Doğrultu: En genel anlamıyla “yol, hat” diyebiliriz. Örneğin dikey (düşey) ve yatay birer doğrultudur. Ya da matematikteki koordinat sistemindeki x, y ve z birer doğrultudur.

Yön: Doğu, batı, kuzey, güney birer yöndür. Koordinat sistemindeki +x, -x, +y, -y, +z, -z birer yöndür.

Örneğin, yandaki basit makinede F kuvveti aşağı yönde yani güney yönünde çekildiğinde P yükü yukarı yönde yani kuzey yönünde hareket eder. Yani bu örnekte makara adı verilen basit makine, kuvvetin hareket yönünü değiştirmiştir.

Ancak F kuvveti ve P yükü her ikisi de düşey doğrultuda hareket ettiği için kuvvetin doğrultusu değişmemiştir.

2.

Basit makineler sayesinde uygulanan giriş kuvvetinden daha çok çıkış kuvveti sağlayabiliriz. Böylece çıkış kuvveti, giriş kuvvetinden büyük olacağı için kuvvet kazancı oluşur.

*** Bir basit makinada çıkış kuvveti, giriş kuvvetinden büyükse bu durumda kuvvet kazancı oluşur.

Başka bir deyişle bunu şöyle açıklayabiliriz: Basit makineler, küçük kuvvet ile büyük yükleri (ağırlıkları) kaldırmamızı sağlarlar. Böylece kuvvetten kazanç oluştururlar.

Örneğin, yandaki makarada 200N ağırlığındaki yük, 100N kuvvet ile dengelenmiştir. Yani büyük bir kuvvet olan 200N küçük bir kuvvet olan 100N ile kaldırılabilmektedir. Burada 2 katlık kuvvet kazancı oluşur.

Kuvvet kazancı şöyle hesaplanır:

Bu örnekte 200N / 100N= 2 kat kuvvet kazancı vardır.

3. Basit makineler, kuvvetten kazanç sağlarlarsa yoldan kayba neden olurlar.

Yukarıdaki makara örneğinde kuvvet 10 m yukarı çekildiğinde yük 5 m yukarı çıkmıştır. Yani yoldan 2 kat kayıp vardır. Makarada kuvvetten 2 kat kazanç olduğu için yoldan aynı oranda yani 2 kat kayıp oluşmuştur.

*** Basit makinelerde aynı anda kuvvetten ve yoldan kazanç sağlanmaz.

4. Basit makineler, iş ve enerjiden kazanç sağlamazlar. Yalnızca iş kolaylığı sağlarlar.

5. Basit makineler bir işin yapılma hızını değiştirir.

6. Kas gücüyle yapamadığımız bazı işleri basit makineler sayesinde kolaylıkla yapabiliriz.

7. Basit makineler ile kas enerjisini hareket enerjisine dönüştürebiliriz.

Başlıca basit makine çeşitleri şunlardır:

a) Kaldıraçlar, 

b) Makaralar (palangalar),

c) Eğik düzlem,

d) Dişliler ve kasnaklar,

e) Çıkrık,

f) Vida,

g) Kamadır. 

Kaldıraçlar

Kaldıraçlar destek denilen sabit noktalar üzerinde hareket eder.

Kuvvet kolu
Kuvvet uygulanan nokta ile destek noktası arasındaki kola kuvvet kolu denir.
Kuvvet kolu ne kadar uzunsa kuvvet kazancı o kadar fazla olur.

Yük kolu
Destek ile yük arasındaki kola ise yük kolu adı verilir.

Kaldıraçlarda formül

Kuvvet x Kuvvet kolu = Yük x Yük kolu

Kaldıraçlar destek noktasının yerine göre tek taraflı kaldıraçlar ve çift taraflı kaldıraçlar olmak üzere ikiye ayrılır.

Çift taraflı kaldıraçlar da ise destek ortadadır.
Tek taraflı kaldıraçlar da iki çeşittir. (Kuvvet ortada, yük ortada)
Üç çeşit kaldıraç vardır.

1. Tip Kaldıraçlar (Destek ortada) 

Bu tip kaldıraçta destek noktası; 
- Tam ortada ise kuvvetten kazanç yoktur. (Yük ile kuvvet birbirine eşit)
- Yüke yakın ise kuvvetten kazanç vardır. (Kuvvet kolu uzun, yük kolu kısa )
- Kuvvete yakın ise yoldan kazanç vardır. (Kuvvet kolu kısa yük kolu uzun )

Destek ortada olan kaldıraçlar kuvvetin yönünü değiştirir.

Destek Ortada Olan Kaldıraca Örnekler 

1. Kerpeten
2. Keser
3. Karga burun
4. Pense 
5. Makas 
6. Tırnak makası 
7. Bağ makası 
8. Levye 
9. Sandal küreği 
10. Tahterevalli 
11. Manivela 
12. Eşit kollu terazi 
13. Demir kesme makası desteğin ortada olan kaldıraçlardır.

2. Tip Kaldıraçlar (Yük ortada)
Bu tip kaldıraçlarda kuvvetten kazanç, yoldan kayıp vardır.
Kuvvetin yönü değişmez.

Yük Ortada Olan Kaldıraca Örnekler 

1. El arabası
2. Gazoz açacağı 
3. Ceviz kıracağı
4. Menteşeli kapılar 
5. Kâğıt delgeci yükün ortada olduğu kaldıraçlardır.

3. Tip Kaldıraçlar (Kuvvet ortada)
Bu tip kaldıraçlarda kuvvetten kayıp, yoldan kazanç vardır.
Kuvvetin yönü değişmez.

Kuvvet Ortada Olan Kaldıraca Örnekler 

1. Kürek
2. Cımbız
3. Maşa
4. Tenis raketi
5. Tel zımba
6. Olta
7. Kollarımız
8. Alt çene kemiği kuvvetin ortada olduğu kaldıraçlardır.

Makaralar

İki çeşittir.

1.Sabit Makaralar

• Bir yere monte edilmiş şekilde kullanılan makaralardır.
• Sabit makaralar kuvvetin yönünü değiştirir.(Kuvvet aşağı yük yukarı hareket etmektedir.)
• Yoldan da bir kazanç sağlanamaz.
• Sabit makaralar, sadece kuvvetin yönünü ve doğrultusunu değiştirdikleri için iş yapma kolaylığı sağlar.
• Makaranın ağırlığı kuvveti ve yükü değiştirmez.

Sabit Makara Kullanım Alanları

1. Bayrak direğinde
2. İnşaatta
3. Gemide
4. Kuyuda
5. Dağcılar
6. Stor perde de sabit makara kullanılmaktadır.

6 N'luk yükü kaldırabilmek için 6 N'luk kuvvet uygulanması gerekmektedir.



2. Hareketli Makaralar

Formül
F = Yük / 2  (Kuvvet yükün yarısıdır. )

• Hareketli makaralar da yük makara ile beraber hareket eder.
• Kuvvetten iki kat kazanç yoldan iki kat kayıp vardır.
• Yükü 2 metre yukarı çıkarmak için, ip 4 metre çekilmelidir.
• Makara ağırlığı önemsendiği durumlarda makara ağırlığı yüke ilave edilir.
• Hareketli makarada kuvvetin yönü değişmez. (Yük ile kuvvet aynı yönlüdür.)

Hareketli Makara Kullanım Alanları

1. Vinç
2. Asansör gibi araçlarda kullanılır.

Palanga

• Hareketli ve sabit makaraların birlikte kullanıldığı sistemlerdir.
• Kuvvetten kazanç yoldan kayıp vardır.
• Kuvvetin yönü çekilen ip aşağı yönlü ise değişir, yukarı yönlü ise değişmez.

Formül:
Kuvvet = Toplam yük / Yükü çeken ip sayısı

F= P/Yükü çeken ip sayısı


Palangalarda kuvvet nasıl bulunur

• Hareketli ve sabit makaralar arasına çizgi çekilir.
• Aralarındaki ip sayılır.
• En son ip aşağı yönlü ise sayılmaz. yukarı yönlü ise sayılır.
• Yük ip sayısına bölünür. 

Eğik Düzlem

Ağır bir yükü yukarıya çıkarmak için eğik düzlem kullanılır.

Formül
Kuvvet X Kuvvet Yolu = Yük X Yük Yolu
F x l = P x h   (Fil Pastaya Hasta)

• Eğik düzlemde daima kuvvetten kazanç yoldan kayıp vardır.
• Kuvvetin yaptığı iş ile yükün yaptığı iş eşittir.
• Yükü eğik düzlemle ya da aşağıdan yukarı çıkarmanın iş bakımından farkı yoktur.
• Eğik düzlemde kuvvetin yönünü değişmektedir.
• Eğik düzlemin boyu uzadıkça (eğim azaldıkça) kuvvetten kazanç, yoldan kayıp artar.
• Kama, eğik düzlemden oluşan basit makinedir.

Not
Balta, iğne, kaydırak, vida, kama, murç (keski), bıçak, düz tornanın ucu da kaldıraçtır.

Dişli Çarklar (Dişliler)

Bisiklette, fabrikalarda, motorlu araçlarda, saatte bol miktarda bulunur.

Dişlilerde; 
1.Dişlinin çapı büyüdükçe diş sayısı da artar. (Doğru orantılı)
2.Dişlinin diş sayısı arttıkça dönme sayısı azalır. (Ters orantılı)

Dişli Çarklarda Formül
n: Tur sayısı
r: Yarıçap
n1 x r1 = n2 x r2

Birbirine temas halinde olan iki dişlide büyük dişlide fazla diş bulunur. Küçük dişlide az diş bulunur.
Büyük dişli az, küçük dişli çok döner.

Ortak eksenli dişli çarklarda dişlilerin dönme yönü ve dönme sayıları eşittir.

Ortak Eksenli Dişliler

Kasnak

Sabit bir eksen etrafında dönebilen silindirlerin, birbirine kayış yardımı ile bağlanması ile kasnaklar oluşur. Silindirlerin dönme yönleri kayışın bağlanma şekli ile değişir.

Düz Bağlı Kasnaklar

Ters Bağlı Kasnaklar

Çıkrık

Dönme eksenleri aynı, yarıçapları farklı, bir eksen etrafında dönebilen içi içe geçmiş silindirlere çıkrık denir.

• Silindirlerin dönme yönleri ve dönme sayıları eşittir.
• Çıkrıkta kuvvetten kazanç, yoldan kayıp vardır.
• İş ve enerjiden kazanç yoktur.
• Kuvvetin yönü ile yükün hareket yönü aynıdır, çıkrıkta kuvvetin yönü değişmez.

Çıkrık formülü
Kuvvet x Kuvvet Kolu = Yük x Yük Kolu
F x R = P x r

Çıkrık Kullanım Alanları

1. Kıyma makinesi
2. Kuyu çıkrığı
3. Anahtar
4. Kapı kolu
5. El matkabı
6. Direksiyon
7. Musluk
8. Tornavida
9. Olta mekanizması
10. Bisiklet pedalı
11. Kalemtıraş makinesi
12. Kahve değirmeni
13. El mikseri  çıkrığa örnek olarak verilebilir.

Vida

• Vida silindirin etrafına sarılı bir eğik düzlemdir.
• İki yüzeyi birbirine tutturmak için kullanılır.
• Vidanın iki dişi arasındaki mesafeye vida adımı denir. Vida bir tur attığında vida adımı kadar ilerler.
• Vida da kuvvetten kazanç yoldan kayıp vardır.
• Vida adımı büyüdüğünde vida daha fazla yol alır fakat daha fazla kuvvet uygulamak gerekir.
• Vida da kuvvetin yönü ve büyüklüğü değişir.

Vida

Vida adımı küçük olan vidaların (Solda) kuvvetten kazancı fazladır, fakat döndürüldüğünde daha az saplanır.
Vida adımı büyük olan vidanın (Sağda) kuvvetten kazancı azdır, fakat döndürüldüğünde daha fazla saplanır.

Tekerlek

Tarihteki en önemli buluştur.
Tekerlekte bir basit makinedir.

Bileşik Makine

Basit makinelerin bir araya getirilmeleriyle oluşturulmuş bileşik makineler de vardır ve bileşik makineler hayatımızda daha fazla yer tutar.

İki ya da daha fazla basit makinenin birleşmesiyle oluşan araçlara bileşik makine denir.

El arabası kaldıraç, eğik düzlem ve tekerlekten oluşan bileşik makinedir.
Bisiklet tekerlek, dişliden, kaldıraç, çıkrık oluşan bileşik makinedir. (Fren mekanizması kaldıraç, pedal ise çıkrıktır.)
Olta dişli çark, çıkrık, sabit makara ve kaldıraçtan oluşan bileşik makinedir.
Tırnak makası kaldıraç ve eğik düzlemden(Tırnak kesen kısım) oluşan bileşik makinedir.
El mikseri çıkrık ve dişli çarktan oluşan bileşik makinedir.
Makas kaldıraç ve eğik düzlem (Kama) oluşan bileşik makinedir.