Kaldıraçlar ve Kaldıraçlarla ilgili Sorular
Basit makinelerin en yaygın kullanılanlarından birisi de kaldıraçlardır. Kapı kolundan el arabasına, tahterevalliden tenis raketine kadar birçok alet kaldıraç mantığıyla çalışmaktadır.
Yukarıdaki resimde gösterilen basit bir kaldıraç şeklidir. Kaldıraçlarda herhangi bir yükü, bir destek noktasından yararlanarak kaldıran aletlerdir.
Destek: Bir kaldıracın etrafında hareket ettiği noktadır.
Yük Kolu: Yükün desteğe uzaklığıdır
Kuvvet Kolu: Kuvvetin desteğe uzaklığıdır.
Kuvvetten Kazanç:
Bir kaldıraç bir yükü daha az kuvvetle yapıyorsa kuvvetten kazanç sağlamış demektir. Örneğin 100N’luk yükü 70 N’la dengeleyen bir kaldıraç kuvvetten 30N kazanç sağlar.
Eğer kaldıraç yükü olması gerekenden daha büyük bir kuvvetle kaldırıyorsa kuvvetten kayıp var demektir. Örneğin 100 N’luk kuvveti 130N’la kaldırırsan kuvvetten 30N kaybetmişiz demektir.
Kaldıraç Türleri
Kaldıraçlar kuvvet, yük ve desteğin konumuna göre 3 sınıfa ayrılmaktadır.
1. Desteğin ortada olduğu kaldıraçlar
Bu kaldıraçlarda destek ortadadır. Makas, pense, tahterevalli gibi aletler bu kaldıraçlara
örnektir.
2. Yükün ortada olduğu kaldıraçlar
Bu kaldıraç türlerinde yük ortada bulunur. Günlük hayatta kullandığımız fındık kıracakları, menteşeli kapılar, el arabaları bu türden kaldıraçlara örnek olarak verilebilir.
3. Kuvvetin ortada olduğu kaldıraçlar
Kuvvetin orada bulunduğu kaldıraçlara örnek olarak teniz raketi, cımbız, kürek gibi araçlar verilebilir.
Arşimet (Archimedes) Kimdir?
Kaldıraçlar üzerine yaptığı çalışmalarla tanınan Yunanlı bilim insanı Arşimet milattan önde 287 – 311 yılları arasında yaşadı. Arşimet’in kaldıracın önemi üzerine öğrencilerine ders anlatırken, “Bana bir dayanak noktası verin Dünya’yı yerinden oynatayım” dediği rivayet edilmektedir.
Kaldıraçlar Hakkında Ayrıntılı Bilgi ve Çeşitleri
Kaldıraçlar, enerjinin en istifadeli şekilde kullanılmasına imkan veren aygıtlar olan, basit makinelerin, en önemli gruplarından birini teşkil ederler. En basit şekliyle, bir kaldıraç, sabit bir nokta etrafında serbestçe döndürülebilen rijit bir çubuktur ve böyle basit bir makinenin yapabileceği iş dikkate değerdir. Mesela uygun şartlar altında, bir adam tek başına olarak otomobili kaldırabilir, ki böyle makine olmasaydı, bu iş tamamen imkansız olurdu.
Kaldıraçları irdelerken üç telin izah edilmiş olması gereklidir. Kaldırılan ya da hareket ettirilen yüke direnç adı verilir. Hareket ettirmek için kullanılan gayrete kuvvet adı verilir; bunların her ikisi de kilogram ağırlık olarak ölçülebilir. Mekanik avantaj, direncin kuvvete oranıdır. Bunu bir formül şeklinde gösterirsek,
Mekanik avantaj = Direnç/Kuvvet yazabiliriz.
Mesela, eğer 300 kg. lık bir yükü (direnç) kaldırmak için, bir kaldıraca 100 kg. lık bir kuvvet uygulamak gerekiyorsa, bu kaldıracın mekanik avantajı 3 olur. Mekanik avantaj büyük olduğu nispette, bir kaldıraç vasıtasıyla, aynı bir kuvvetle kaldırılabilecek direnç daha büyük olur. Bununla beraber ne kaldıraçların, ne de başka bir cins makinenin enerji yaratamayacağına dikkat etmek lâzımdır.
Uygunluk maksadıyla, kaldıraçlar genel olarak üç cinse ya da sınıfa ayrılmışlardır: Birinci, ikinci ve üçüncü cins. Gerçekte, bunların çalışmalarının prensiplerinde hiç bir fark yoktur ve hepsine benzer hesaplar uygulanabilir. Aralarındaki fark, destek, kuvvet ve direncin bağıl durumlarındadır.
Kaldıraçlar enerji yaratmazlar, o halde nasıl oluyor da başka türlü mümkün olmayacak derecede ağır yükleri hareket ettirebiliyorlar? Cevap basittir. Bunlar büyük yükleri hareket ettiriyorlarsa da, onları kuvvet doğrudan doğruya uygulandığı vakitki kadar uzağa götürmezler.
Kaldıraç Çeşitleri:
Kaldıraçların birinci cinsinde, destek (mil) bir uçta bulunan dirençle öbür uçta bulunan kuvvetin arasındadır. Bunun basit bir örneği tahterevallidir. Bu cins bir kaldıraçla, normal olarak kaldırılması zor ve hatta imkansız olan cisimleri kaldırabiliriz. Direnç ve kuvvet ters yönlerde, biri yukarıya doğru ve öbürü aşağıya doğru hareket ederler. Eğer kaldıracın desteği kuvvetle direnç arasında tam ortada olursa, mekanik avantaj bire eşit olacaktır. Halbuki eğer destek dirence, kuvvetten daha yakınsa, mekanik avantaj birden daha büyük olacaktır. Bundan görülebilir ki, bir kaldıraç yaparken dikkat edilecek en önemli nokta, direncin ve kuvvetin destekten ne kadar uzak olduklarıdır. Buna ait denklem:
Direnç x Direncin desteğe uzaklığı = Kuvvet x Kuvvetin desteğe uzaklığıdır. O halde, eğer direnç büyükse desteğin ona kuvvetten daha yakın olması lâzımdır. Bu denklem kaldıraçların her cinsine uygulanabilir.
Eğer direnç kaldıracı saat ibreleri yönünde hareket ettirmeye çalışıyorsa, kuvvet onu saat ibrelerine ters yönde hareket ettirmeye çalışmalıdır. Bunların ikisi, birbirlerine ters döndürme etkileri, yani momentler uygulamalıdırlar. (Moment, uygulanan kuvvetle, kuvvetin etki çizgisinin desteğe olan uzaklığı çarpımına eşittir). İki momentin birbirlerini dengelemeleri için, direncin momenti kuvvetin momentine eşit olmalıdır. Bu da, yukarıdaki denklemi ifadelemenin başka bir yoludur. Kuvvetin direnci gerçekten hareket ettirebilmesi için, denklemin bildirdiğinden biraz daha fazla bir kuvvet uygulamak gerekir.
İkinci cins kaldıraçta destek bir uçta ve kuvvet öbür uçtadır, ve direnç ortadadır. Bunun her gün görülen bir örneği el arabasıdır (destekte bir tekerlek bulunması durumu biraz karıştırmıştır). Yük, arabanın kollarını kaldırarak yükseltilebilir. Yine burada da, kuvvetle destek arasındaki uzaklık büyük olduğu oranda ve yükle destek arasındaki uzaklık küçük olduğu oranda, mekanik avantaj daha büyüktür.
Üçüncü cins kaldıraçta mekanik avantaj öbürlerinin hepsindekinden daha küçüktür, ve gerçekten, hareket ettirilen dirençten daha büyük bir kuvvet lazımdır. Burada destek bir uçtadır ve direnç öbür uçtadır, kuvvet ise bunların arasındadır. İnsan kolunda bu tip bir kaldıraç vardır ve destek dirsektedir, direnç eldedir, ve uygulanan kuvvet kolun üstteki kasının büzülmesiyle sağlanır.
Kaldıraçlarla ilgili sorular
Kaldıraçlarla ilgili Soru Örnekleri ve çözümleri için Tıklayınız...
Makaralar Ve Kaldıraçlarla ile ilgili Sorular:
1.
A) 1 ve 2
B) 1 ve 3
C) 2 ve 3
D) 1,2 ve 3
2.
Bisikletin vitesi iki şekilde ayarlanır.
1) Yokuş çıkarken vitesi değiştirerek zinciri, pedala bağlı olan küçük dişli çarka aktarınız. Bu durumda daha çok pedal çevirir ancak daha az kuvvet uygularız.
2) Düz yolda zinciri pedala bağlı olan büyük dişli çarka aktarırız. Bu durumda pedal çevirme sayısı az, fakat uygulanan kuvvet daha büyük olur.
diyen bir öğrenci aşağıdaki ifadelerden hangisine destekleyici bir açıklama yapmış olur?
A) Kuvvetten kayıp varsa, yoldan kayıp vardır, kuvvetten kazanç varsa yoldan kazanç vardır.
B) Kuvvetten kazanç varsa yoldan kayıp vardır, yoldan kazanç varsa kuvvetten kayıp vardır.
C) Basit makineler işten kazanç sağlayıp, kendilerine verilen enerjiden daha fazla iş yaparlar.
D) Bisiklet gibi basit makinelerde pedalın çevirme sayısı ile uygulanan kuvvet doğru orantılıdır.
3. Basit makinelerle ilgili aşağıdakilerden hangisi yanlıştır?
A) Uygulanan kuvvetin büyüklüğünü artırabilir.
B) Bir kuvvetin yönünü değiştirebilir.
C) Bir işin yapılma hızını değiştirebilir.
D) İşten kazanç sağlar.
4. Basit makineleri kuvvet artırıcı, yön değiştirici ve sürat değiştirici basit makineler diye gruplarsak.
Aşağıdaki basit makinelerden hangisi kuvvet artırıcı basit makinelere örnek değildir?
A) 
B) 
C) 
D) 
5.
A) F1 B) F2 C) F3 D) F2
6. Aşağıdakilerden hangisi desteğin kuvvet ile yük arasında olduğu kaldıraçlara örnek değildir?
A) Kerpeten
B) Keser
C) Fındık Kıracağı
D) Tahterevalli
7.
A) 5
B) 8
C) 10
D) 12
8.
I. Sabit bir noktaya asılan ve dönerek cisimlerin hareket etmelerini kolaylaştıran makaralara hareketli makara denir.
II. Sabit makaralarda kuvvetten kazanç yoktur.
III. Sabit makaralarda yoldan kazanç vardır.
Yukarıdaki ifadelerden hangisi ya da hangileri doğrudur?
A) Yalnız I
B) Yalnız II
C) Yalnız III
D) I,II ve III
9.
A) 4
B) 6
C) 8
D) 10
10.
A) 3
B) 6
C) 9
D) 12
11.
F1 F2
A) 5 4
B) 4 5
C) 10 20
D) 5 10
12.
A) I ve II
B) I ve III
C) II ve III
D) I,II ve III
13.
A) K ile aynı yönde 15 tur.
B) K ile zıt yönde 15 tur.
C) K ile aynı yönde 20 tur.
D) K ile zıt yönde 20 tur.
14.
L M
A)  
B)  
C)  
D)  
15. İki ya da daha fazla basit makineden oluşan sisteme bileşik makine adı verilir. Bir bileşik makine olan bisiklette aşağıdaki basit makinelerden hangisi bulunmamaktadır?
A) Dişli
B) Eğik düzlem
C) Kaldıraç
D) Tekerlek
16. Basit makineler ile ilgili;
I. Kuvvetin yönünü değiştirmek için kullanılır.
II. İş yapma kolaylığı sağlar.
III. Enerjiden tasarruf sağlar
yukarıdaki ifadelerden hangileri doğrudur?
A) I ve II
B) I ve III
C) II ve III
D) I, II ve III
17. Aşağıdakilerden hangisi yükün destekle kuvvet arasında olduğu basit
makinelere örnektir?
A) Cımbız
B) El arabası
C) Makas
D) Pense
18. Aşağıdakilerden hangisi bir kaldıraç tipine örnek değildir?
A) İnsan kolu
B) Kedi tırnağı
C) Tahterevalli
D) Vida
19. Aşağıdakilerden hangisi kuvvetin destek ile yük arasında olduğu basit makinelere örnektir?
A) El arabası
B) Pense
C) Cımbız
D) Fındık kır
Cevap Anahtarı: 1- C 2- B 3- D 4- C 5- B 6- C 7- B 8- B 9- C 10- B 11- A 12- D 13- D 14- C 15- B 16- A 17- B 18- D 19- C
| 
