Bu bölümde, basit makinelerin çalışma prensiplerini öğreneceğiz. Kuvvet kazancı, mekanik avantaj ve iş prensibi (kuvvetten kazanç, yoldan kayıp) kavramlarını inceleyeceğiz.
Basit makineler, bir kuvvetin yönünü veya büyüklüğünü değiştirerek iş yapmayı kolaylaştıran araçlardır. Temel prensip: Kuvvetten kazanç varsa, yoldan kayıp vardır (iş prensibi: $F_1 \cdot d_1 = F_2 \cdot d_2$).
Mekanik avantaj > 1 ise kuvvetten kazanç, < 1 ise yoldan kazanç vardır.
Eğik düzlemde kuvvet kazancı = $L/h$ (ne kadar uzun eğik düzlem, o kadar az kuvvet).
Yüksekliği $h=2$ m, boyu $L=8$ m olan bir eğik düzlemde 500 N ağırlığındaki bir yükü çıkarmak için gereken kuvvet kaç N'dur? (Sürtünme yok)
| Makara Türü | Özellik | Kuvvet Kazancı |
|---|---|---|
| Sabit makara | Sadece yön değiştirir, kuvvetten kazanç yok | 1 |
| Hareketli makara | Kuvvetten 2 kat kazanç, yoldan 2 kat kayıp | 2 |
| Palanga (n hareketli makara) | $n$ hareketli makara varsa kuvvet kazancı $2^n$ | $2^n$ |
Bir yükü hareketli makara ile kaldırmak için 100 N kuvvet uygulanıyor. Yük kaç N'dur? (Sürtünme yok)
İki hareketli makaradan oluşan bir palanga sistemi ile 800 N yükü kaldırmak için gereken kuvvet kaç N'dur? (Sürtünme yok)
Vida, eğik düzlemin silindir etrafına sarılmasıyla elde edilir. Kuvvet kazancı = $2\pi r / \text{adım}$ (adım: vida turunda ilerleme miktarı).
Çıkrık, bir silindir ve ona bağlı bir koldan oluşur. Kuvvet kazancı = $R/r$ (R: kol uzunluğu, r: silindir yarıçapı).
Bir çıkrıkta kol uzunluğu $R=0.4$ m, silindir yarıçapı $r=0.05$ m'dir. 200 N kuvvet uygulanırsa kaç N yük kaldırılabilir?