Eğik Düzlemin İncelenmesi

Deneyin Adı: Eğik Düzlemin İncelenmesi

Deneyin Amacı : Eğik düzlem kullanarak yapılan işi bulmak, ayrıca yükseklik ve eğik düz-lemdeki sürtünme kuvvetinin cismin hareketine etkisini incelemek.

Teorik Bilgi :

İki ucu arasında yükseklik farkı bulunan yüzeyler eğik düzlem olarak bilinir. Dik üçgen şek-lindeki bu düzenekler hayatımıza kolaylık getirir. Ağır yükleri bulundukları yerden yüksek bir yere kaldırmak kolay değildir. Bunun için, kaldıracağımız yükü yerçekimine tam dik olarak değil de, eğimli bir yapı üzerinde kaldırmak daha kolaydır. Burada yaptığımız iş hep aynıdır. İster yükü doğrudan kaldıralım, ister eğik bir yapı kullanarak kaldıralım, eğer aynı yüksekliğe çıkarmak istiyorsak yapılan iş değişmez. Eğik düzlem üzerinde bulunan bir cismin hareketi e-ğim açısına bağlıdır. Eğim açısı büyüdükçe cisim daha kolay hareket eder. Eğim açısı küçül-dükçe hareket güçleşir. Ayrıca düzlemin sürtünme kuvveti de harekete etki eden diğer bir fak-tördür. Eğik düzlemde daima yoldan kayıp, kuvvetten ise kazanç vardır.

Deneyin Konusu ile İlgili Bilimsel Kavramlar :

İş : Bir cismi herhangi bir yerden başka bir yere götürürken yaptığımız olaya denir. Örneğin bir kitabı yerden alıp masa üzerine koymak, bir iş yapıldığını belirtir.

Eğik Düzlem : Ağır yükleri bulundukları yerden yüksek bir yere kaldırmak için faydalanılan, bir ucu daha yüksekte bulunan ve yatayla belirli bir açı yapan düzleme “eğik düzlem” denir. Bu esnada daha az kuvvet uygular ve yaptığımız işe kolaylık getiririz.

Sürtünme Kuvveti : Cisimlerin, üzerinde bulundukları konuma göre değişen tutucu kuvvete denir. Bir cismi yerinden oynatarak sürüklemek istediğimizde, o cismin bulunduğu yüzeyle i-lişkili olarak, uyguladığımız kuvvete daima ters yönde bir sürtünme kuvveti vardır.

Deneyde Kullanılan Araçlar :

- Elimizdeki araç-gereçlerle şekildeki gibi bir eğik düzlem oluşturduk. Oluşturduğumuz eğik düzlemin yüksekliğini ve boyunu ölçtük.

- Dinamometreye bağladığımız arabayı eğik düzlem yüksekliğine çıkarttık ve ağırlığını ölçtük (250gr). Sonra da eğik düzlem üzerinde aynı yüksekliğe çıkararak ağırlığını ölçtük (125gr).

- Deneyimizin bir diğer kısmı olan, eğik düzlem yüksekliğinin cismin hareketine etkisi-ni anlamak için, tahta ile masa yüzeyi arasındaki açıyı kademe kademe büyülterek yüksekliği artırdık; ayrıca araba üzerine ağırlıklar koyarak her defasında dinamometre-deki değerleri okuduk.

- Son olarak, eğik düzlem yüzeyinin cinsiyle alakalı olan, cismin hareketi ile sürtünme kuvveti arasındaki ilişkiyi inceledik.

- Tahta, cam ve plastik dosya kullanarak her defasında dinamometre değerlerini ölçtük.

	Kuvvet (N)	Yer Değiştirme (m)	İş (N.m)
Arabayı kaldırdığımızda	2,5	0,5 (düzlem yüksekliği)	1,25
Arabayı çektiğimizde	1,25	1 (düzlem boyu)	1,25

Eğik Düzlem yüksekliği (cm)	Ağırlıklar	Kuvvet (N)
50	Araba	1,25
	Araba + 50 gr	1,50
	Araba + 100 gr	1,75
70	Araba	1,75
	Araba + 50 gr	2,10
	Araba + 100 gr	2,45
80	Araba	2,00
	Araba + 50 gr	2,40
	Araba + 100 gr	2,80

Eğik Düzlem Yüzeyinin Cinsi	Kuvvet (N)
Plastik Yüzey	2,5
Tahta Yüzey	2,8
Cam Yüzey	3,2

CEVAP 1 : Eğik düzlem kuvvetten kazanç sağlar ve iş kolaylığı getirir.

SORU 2 : Eğik düzlemin faydasını hayatımızdan bir örnekle açıklayınız.

CEVAP 2 : Yüksek bir yere çıkarmak istediğimiz herhangi bir yükü, direkt olarak çıkarmak yerine, eğik düzlem oluşturup, onun üzerinde daha kolay çıkarabiliriz.

SORU 3 : Eğik düzlemde yükseklik arttıkça cisme etkiyen kuvvet nasıl değişir?

CEVAP 3 : Yükseklik arttırmak kuvveti de arttırır. Buda işi zorlaştırır.

SORU 4 : Eğik düzlemdeki eğim açısıyla kuvvet arasındaki ilişki nasıldır?

CEVAP 4 : Eğim açısı arttıkça yükseklikte artacağından, yükü hareket ettirmek için uygulaya-cağımız kuvvet de artar.

CEVAP 5 : Eğik düzlemde uzunluk arttıkça yükseklikte artacağından uygulanan kuvvette her-hangi bir değişiklik olmaz.

SORU 6 : Bir arabanın eğimi fazla olan bir yolda yokuş çıkması zordur. Bunun sebebi nedir?

CEVAP 6 : Eğim fazlalaştıkça yolun yüksekliği artar. Buda arabanın zor çıkmasına sebeptir.

CEVAP 7 : Sürtünme yüksekse cisim aşağıya kaymaz. Buda uygulanan kuvveti azaltır

SORU 8 : Elimizdeki bir takozu 10 metre yukarı çıkarmak istiyoruz. Kullanabileceğimiz uzun bir halı ve bir de tahta var. Takozu en kolay nasıl çıkarırız?

CEVAP 8 : İlk önce elimizdeki tahtayla bir eğik düzlem oluşturmalıyız. Bundan sonra yapaca-ğımız nokta önemlidir. Halıyı tahta üzerine sererken, tüylerinin yönü yukarı doğru olacak şekilde sermeliyiz. Bu şekilde takoz aşağıya kaymayacak, yukarıya da daha kolay çıkacaktır.

SORU 9 : Yüksekliği 1 metre, boyu ise 4 metre olan bir eğik düzlem üzerinde duran cismin ağırlığı 10 N. ise, kaç N.’ luk bir kuvvetle bu cisim sabit bir noktada tutulabilir?

CEVAP 9 : Kuvvet x Boy = Yük x Yükseklik è bağıntısına göre 10 x 1 / 4 = 2,5 N.

SORU 10 : Direkt kaldırmak yoluyla herhangi bir yüksekliğe çıkarmak istediğimiz yükü, eğer eğik düzlem yardımıyla aynı yüksekliğe çıkarsaydık yaptığımız iş değişir miydi?

CEVAP 10 : Yapılan iş değişmez. Çünkü çıkarılan yükseklik aynıdır. Yani cismin kazandığı potansiyel enerji her iki koşulda da eşittir.

* Eğer gerçekçi bir eğik düzlem üzerinde çalışmak istersek, dik üçgen şeklinde bir ta-koz kullanabiliriz.

*Eğik düzlemin üst ucuna bir makara ekleyip iki basit makineyi beraber inceleyebiliriz.

*Sürtünmeli yüzeyler kullanırken, aklımıza gelen daha bir çok sürtünmesi fazla olabilen yüzeyler kullanabiliriz.

Deney Hangi Bilimsel ya da Teknolojik Gelişmelerin Temelini Oluşturmaktadır?

Günlük hayatımızda eğik düzlemin kullanıldığı alanlar pek çok yerde karşımıza çıkmak-tadır. Bir çok alışveriş merkezinde, alışveriş sepetlerinin üst katlara daha kolay taşınabilmesi için, eğik biçimde basamakları olmayan yürüyen yollar bulunur. Bu yollar sayesinde müşteri-ler alışverişi zorluk çekmeden yapmaktadır. İnşaat alanlarında el arabalarının belirli seviyede yüksek yerlere çıkarılabilmesi için, tahtalardan yapılmış eğik yüzeyler kullanılır. El arabası bu yüzey üzerinde daha kolay taşınır. Kendimizden de örnek verecek olursak, ağır bir cismi 10-15 basamaklı bir merdivenden yukarı çıkarmak oldukça zordur. Bu işi kolaylaştırmak için, merdiven üzerine koyacağımız düz bir tahta kullanabiliriz. Bu tahtanın üzerine cismi koyup ittiğimizde daha az kuvvet harcamış oluruz.