www.calisma-kitabi
advertisement
d ğı dile getirilir. Birden fazla makara kullanılarak oluşturulan sistemlerle neden daha fazla kuvvet avantajı sağlandığı aşağıda verilen şekil tahtaya çizilerek açıklanır. 8 Kuvvet ve Hareket y ğırlığı, makaradan geçerek birbirine paralel konuma gel- 5N 5N 5N 5N 10 N 1 20 N Eğik düzlemin, cisimleri ağırlığından daha küçük şiddette bir kuvvet uygulayarak yüksek noktalara çıkarmak için kullanılan eğimli bir yüzey olduğu ifade edilir. Bir yükün eğik düzlem üzerinde çekilerek yükseklere çıkarılması sırasında alınan yolun yükün doğrudan yukarı kaldırılması sırasında alınan yoldan fazla olduğuna dikkat çekilir. Bu duruma bir dağın zirvesini aşmak için inşa edilen eğimli sarmal yollar örnek verilerek eğik düzlem kavramı somutlaştırılır. Bu sırada vidanın eğik düzlemin spiral şekline getirilmiş hâli olduğu ifade edilir. Vida dişleri, silindir çevresine sarılı eğik düzlemler olarak düşünebilir. Bir çivi tahtaya çekiçle vurularak çakılırken bir vida sarmal eğik düzleminden dolayı döndürülerek sokulur. Döndürme hareketi bir kaldıraca uygulanan kuvvet karakterinde bir kuvvet uygulamayı gerektirir. Vida, kullanım açısından kaldıraç ile eğik düzlemi birleştiren bir “basit makine” olarak değerlendirilebilir. Daha sonra öğrencilerin öğrendiği bilgileri pekiştirmek amacıyla öğrenci çalışma kitabındaki “Hangi Rampayı Çıkmak Daha Kolay?” adlı etkinliğe geçilir. Eğik Düzlem Ağır yükleri yukarı çıkarmak için makara kullanmak her zaman uygun bir yöntem olmayabilir. Böyle durumlarda eğik düzlem adı verilen yokuşlardan yararlanılır. Kalasın bir ucu yükün çıkarılacağı yere dayanırsa eğik düzlem elde edilir. Eğik düzlemleri oluşturan yüzeylerin iki ucu arasında belli bir yükseklik farkı olur. Yandaki resimde bir işçinin çuvalları farklı eğik düzlemler kullanarak yukarıya çıkarmaya çalıştığı görülmektedir. Sizce işçi hangi durumda çuvalı yukarı çıkarmak için daha büyük kuvvet uygulamak zorundadır? 30 cm Ayrıca hareketli makara ile yüke 1 m yol aldırmak için ipin 2 m çekilmesi gerektiği, bu durumda kuvvetten kazanç sağlandığı oranda yoldan kayıp yaşandığı vurgulanır. Devamında makaraların yaygın olarak yelkenli gemilerde yelkeni yukarı çekme ve inşaatlarda malzemeleri üst katlara taşımada kullanıldığından bahsedilir. Daha sonra eğik düzlem konusuna geçilir. Öğrencilere bir rampa veya merdivenin eğik düzleme örnek olduğu söylenir. 5N meye çalışan ipin iki parçası arasında paylaşılır. Uygulanan kuvvet, bu sebeple toplam ağırlıktan (yük ve makara ağırlığından) küçük olur. Hareketli makara ile yüke 1 m yol aldırmak için ipin 2 m çekilmesi gerekir. Bu durumda kuvvetten kazanç sağlandığı oranda yoldan kayıp yaşandığı için işten kazanç elde edilmez. Makaralar yaygın olarak yelkenli gemilerde yelkeni yukarı çekmede, inşaatlarda malzemeleri üst katlara taşımada, iş makinelerinde şekildeki gibi kullanılmaktadır. Birden fazla makara kullanılarak oldukça karmaşık görünen sistemler de oluşturulabilir. Bu sistemlerle bir yandan uygulanan kuvvetin yönü değiştirilebilirken öte yandan yükü kaldırmak için uygulanması gereken kuvvetin büyüklüğü azaltılabilir. Yandaki şekillerde, sabit ve hareketli makaraların bir arada kullanıldığı bu tür sistemler (bi5N 5N leşik makara sistemleri) görülmektedir. Bileşik makara sistemlerinde yükü üzerin5N 5N de taşıyan ip sayısı arttıkça uygulanacak kuvvetin büyüklüğü de aynı oranda azalır. 5 Buna karşılık cisme aldırılan yol cismi üze20 N rinde taşıyan ip sayısı kadar artar. Yani yoldan kayıp yaşanır. E.18 s.49 üzlem Eğik D B ğın zirvesini aşmak için inşa edilen yollar en kestirme güzergâh üzerinde değil, dağın eteklerinde kıvrılacak şekilde planlanır. Eğimi azaltmak için başvurulan bu yöntem taşıtların zirveyi daha kolay aşmasını sağlar. Araç her durumda 6 m yükseğe çıkacağı için yapılan işler birbirine eşittir. Araç her durumda 6 m yükseğe çıkacağı için harcanan enerjileri birbirine eşittir. Kuvvet kazancı, eğimin en az olduğu yoldan en fazla sağlanır. Eğimli yolun en uzun olduğu IV. durumdaki aracın kuvvet kazancı en fazladır. Yol kazancı eğimin en fazla olduğu yoldan sağlanır. Buna göre eğimli yolun en kısa olduğu I. durumdaki aracın yoldan kazancı en fazladır. 18. Etkinlik: H ı Çıkmak Daha Kolay? Etkinlikte 12 000 N ağırlığındaki bir taşıtla 6 m yüksekliğinde bir rampanın, eğimleri farklı olan dört farklı yoldan gidilerek aşılması sırasında kuvvetten kazancın yoldan kaybın, yoldan kazancın kuvvetten kaybın yaşandığı rampalar ayırt edilir. Bu sırada yapılan iş ve harcanan enerjiden bir kazanç olmayacağı ifade edilir. Etkinlikle ilgili öğrencilerden beklenen cevaplar çalışma kitabının küçültülmüş sayfasında görülmektedir. 86 www.calisma-kitabi-cevaplari.com 87 Basit Makineler Birçok yerde karşılaştığımız eğik düzlemleri diğer basit makinelerden ayıran en önemli fark, bunların genellikle hareketsiz olmalarıdır. Eğik yüzey boyunca itilen ya da çekilen yük, istenilen yere ağırlığından daha küçük şiddette kuvvet uygulanarak çıkarılır. Bir işin yapılması sırasında eğik düzlemin kullanılması ile kuvvetten kazanç sağlandığı oranda yoldan kayıp yaşanır. Örneğin yandaki şekilde görüldüğü gibi 1500 N ağırlığındaki yükü 1 m yukarı çıkarmak için 300 N’luk kuvvet uygulayarak 5 m yol aldırmak gerekir. Bu sebeple işten kazanç sağlanmaz. Eğik düzlemler amaca göre farklı biçimlerde yapılabilir. Vida eğik düzlemin spiral şekline getirilmiş hâlidir. Başka bir ifade ile vida, silindirin etrafına bir eğik düzlemin sarılması ile oluşan basit makinedir. Sarmal görünüşlü bir merdivenle düz bir merdiven arasındaki benzerlik, vida ile eğik düzlem arasındaki benzerliğin aynısıdır. Sarmal görünüşlü bir merdivenle belli bir yüksekliğe düz merdivene göre daha uzun bir yol kat edilerek daha kolay (daha az kuvvet uygulanarak) çıkılır. 1500 N 1m Uygulan an Kuvvet = 300 N 5m Vida adımı Kama Uygulanan Eğik düzlemin özel bir türü olan kamalar günlük hayatta, bakuvvet zen sivri uçlu bir bıçak, bazen bir balta bazen de kütük yarmak Çıkış için kullanılan demir, çelik ya da ahşaptan yapılmış bir takoz biçikuvveti minde karşımıza çıkar. Kazma, keser, orak ve tırpan da birer kamadır. Ağzımızdaki kesici dişleri de kamaya Uygulanan örnek verebiliriz. Kama ile bir cisim kesilmek Eğik kuvvet Çıkış istendiğinde kamanın sivri ucu kesilecek düzlem em kuvveti Eğik noktaya konulur ve üst kısmına sert bir cidüzlem simle vurulur. Uygulanan kuvvetin etkisi sivri uca artmış olarak ulaşır. Uçtan geriye doğru Çıkış giderek genişleyen yüzeyi sayesinde kama, kuvveti kuvvetin etkisiyle cismin içine doğru ilerler. Bu sırada cisim yarılarak iki yana doğru açılır. Buradaki yük, cismin yarılmaya karşı gösSilindir terdiği dirençtir. Çevirme kolu Çıkrık Çıkrık, dönme eksenleri çakışık iki veya daha fazla silindirden meydana gelir. Bu sistemde; çapı küçük olan silindire bağlanan yük, büyük çaplı silindire uygulanan kuvvetin oluşturduğu dönme hareketi sonucunda asılı olduğu ipin silindire dolanmasıyla yukarı çıkarılır. Kuvvetin uygulandığı silindirin çapının büyük olması yükün ağırlığından daha küçük bir kuvvet ile yukarı çıkarılmasını sağlar. Bu sebeple çıkrıklarda kuvvetten kazanç sağlanır fakat iş ve enerjiden kazanç olmaz. Bu makinelere kalemtıraş, E.19 el matkabı, kahve değirmeni ve kıyma s.49 makinesi örnek gösterilebilir. ………………………………………………………………… 19. Etkinlik: Çıkrık Örnekleri Aşağıda görselleri verilen makinelerden hangilerinde çıkrığa örnek gösterilebilecek bir basit makine vardır? Yanındaki kutucuğa “X” işareti koyarak belirtiniz. X Eğik düzlemin öteki makinelerden en önemli farkının genellikle hareketsiz olduğu belirtilir. Öğrencilere hareket ettirerek yararlandıkları bir eğik düzlem kullanıp kullanmadıkları sorulur. Başlatılan tartışma ortamıyla “Kama” konusuna geçilir. Demir, çelik ya da ahşaptan yapılmış bir takoz, bıçak ve baltanın eğik düzlemin özel bir şekli olan kama olduğu ifade edilir. Bunların yanında kazma, keser, orak ve tırpan da birer kamadır. Ağzımızdaki dişlerin de kamaya örnek verilebileceği belirtilir. Kamalarda yük, cismin yarılmaya karşı gösterdiği direnç olarak açıklanır. Sırt sırta yapıştırılmış iki eğik düzlemden ibaret olan kamalarda istenilen hareketi sağlamak için yükün yüzey üstünde yukarı itilmesi yerine, bir odunu yarmada olduğu gibi yüzeyin yükün yanından itildiği vurgulanır. Pulluk ve keskinin kullanılmasında bu ilkeden yararlanıldığı ifade edilir. Ardından çıkrık adı verilen başka bir basit makineye geçilir. Günlük hayatta kullanılan birçok aletin yapısında bulunan çıkrığın hangi aletlerde ve ne amaçla kullanıldığını kavramak amacıyla ders kitabındaki “Çıkrık” başlıklı metin okutulur ve resimler inceletilir. Çıkrıklarda kuvvetin uygulandığı silindirin çapının büyük olması, yükün ağırlığından daha küçük bir kuvvet ile yukarı çıkarılmasını sağlar. Bu sebeple kuvvetten kazanç sağlanırken iş ve enerjiden kazanç olmayacağı dile getirilir. Daha sonra çıkrığın günlük hayattaki kullanım alanlarını kavratmak amacıyla öğrenci çalışma kitabında yer alan “Çıkrık Örnekleri ” adlı 19. etkinlik yapılır. X 19. Etkinlik: X X Notlar›m ve Düflüncelerim .................................................................................................................. .................................................................................................................. .................................................................................................................. .................................................................................................................. .................................................................................................................. .................................................................................................................. .................................................................................................................. .................................................................................................................. Çıkrık Örnekleri Etkinlikte görselleri verilen makinelerden hangilerinde çıkrığa örnek olabilecek bir basit makinenin olduğu belirlenir. Bu çerçevede çekiç ve pensede çıkrık yer almazken diğerlerinde çıkrığın bulunduğu ifade edilir. El matkabında çıkrıkta olduğu gibi döndürülen bir kol ve bu kolun hareket ettirilmesi sonucunda dönen küçük çaplı bir silindir vardır. Etkinliğin yapılması sırasında her araçta bulunan çıkrık örneği benzer şekilde açıklanır. Günlük hayatta kullanılan birçok aletin yapısında dişli çarklar kullanılır. Öğrencilerin dişli çarkları tanıması ve çalışma prensiplerini kavraması için “Dişli Çarklar” başlıklı metin okutulur ve aynı sayfadaki resimler inceletilir. Bu sırada “Bilgi Damlası” bölümünde kasnaklar hakkında verilen bilgi irdelenir. Kasnakların kullanım amacının dişli çarklarda olduğu gibi dönme hareketinin yönünü ve hızını değiştirmek olduğu ifade edilir. Ardından dişli çarkların iş yapmada sağladığı yararları kavramak için öğrenci çalışma kitabındaki “Dişli Çark ve Kasnaklar” adlı 20. etkinliğe geçilir. 87 www.calisma-kitabi-cevaplari.com
