kuvvet ve-hareket

KUVVET ve HAREKET

• Sarmal yaylara kuvvet uygulandığında Sarmal yaylarında bu kuvvete eşit ve zıt yönlü kuvvet uyguladığı görülür. Bu kuvvete tepki kuvveti denir. Kuvvet artarsa tepki kuvveti de artar.

SARMAL YAYLAR VE ÖZELLİKLERİ

F

FTEP

F

FTEPFTEP

F

• Bir yaya gereğinden fazla kuvvet uygulandığında (sıkıştırılma veya gerilme) Sarmal yay esneklik özelliğini kaybeder.

• Yaydaki uzama miktarı yaya uygulanılan kuvvete veya yaya asılan çismin ağırlığına bağlıdır . Yaya asılan çismin ağırlığı veya uygulanılan kuvvetin büyüklüğü arttıkça uzama miktarı artar.

30cm

20cm

P P=10 N

• Ağırlık ölçmeye yarayan aletlere DİNAMOMETRE denir. Dinamometreler yaylardan yararlanılarak yapılır.

• Her ağırlık her dinamometre ile ölçülmez. Çünkü dinamometreye ölçebileceğinden fazla ağırlık asılırsa yayı özelliğini kaybeder ve bozulur.

• Dinamometreye asılan ağırlık ile dinamometre yayının uzama miktarı doğru orantılıdır. Yani ağırlık arttıkça uzama miktarı artar.

Uzama mik.

ağırlık

cm

N

40

30

20

10

10 20 30 40

YANDAKİ ŞEKİLDE AĞIRLIK 10 N ARTTIĞINDA YAY 10 cm UZAR.

Yaydaki uzama miktarları hesaplanırken doğru orantıdan faydalanılır.

NOT : yaydaki uzama miktarı yayın cinsine , kalınlığına , uygulanılan kuvvete bağlıdır.

ÖRN : Bir yaya 10 N luk bir cisim asıldığında yay 5 cm uzadığına göre yaya 50 N luk cisim asılsaydı yay kaç cm uzardı.

ÇÖZÜM :

Yay 10 N ‘luk cisim asıldığında 5 cm uzadığına göre

Yay 50 N ‘luk cisim asıldığında kaç cm uzar ? (x)

X=5 cm x 50 N

10 N=

250 cm

10 =

= 25 cm

• Bir cismin değişmeyen madde miktarına kütle denir. Birimi gram (g) veya kilogram (kg ) dir.

• Kütle miktarı her yerde aynıdır değişmez.

• Bir cisme etki eden çekim kuvvetine ağırlık denir. Birimi nivton (N) veya dyne (dyn) dir.

• Cismin bulunduğu yere göre değişir. ağırlık bir kuvvettir.

• Ağırlık ile kütle doğru orantılıdır

• Kütlesi 1 kg olan cismin ağırlığı 10 N dur.

İŞ:Bir kuvvetin etkisiyle cisim kuvvetle aynı yönde hareket ederse iş yapmış olur.

W=F.X

F:Kuvvet

X:Alınan Yol

W:İŞ F X W

N M Joule

Dyne Cm erg

F

x

•Uygulanan Kuvvetle cisim farklı yönlerde hareket ediyorsa iş yapılmış sayılmaz.

-Balık tutan bir avcı oltasını yukarı doğru kaldırdığında, uyguladığı kuvvet hareket yönünde olduğundan avcı iş yapmış olur.

ENERJİ: Bir cismin iş yapabilme yeteneğine enerji denir.

-Farklı enerji türleri vardır.

- Nükleer enerji

Rüzgar enerjisi

Isı ve ışık enerjisi

Potansiyel ve Kinetik enerji

Potansiyel Enerji: Cisimlerin bulundukları durum nedeni ile sahip

oldukları enerjidir.m

h

Ep=m.g.h

m:Kütle (kg)

g:Yerçekimi İvmesi (m/s²)

h:Yükseklik (metre)

Kinetik Enerji: Bir cismin hareket halinde olmasından dolayı sahip olduğu enerjiye kinetik

enerji denir.

Vm

Ek = ½mV²

m:Kütle (kg)

V:Hız (m/s)

Ek: Kinetik Enerji (Joule)

Enerjinin Korunumu:Enerjinin yoktan var edilmesi ya da var olan

enerjinin yok edilmesi mümkün değildir.Toplam enerji daima sabittir,korunur.Ancak bir enerji bir

başka enerjiye dönüşebilir.Bir cismin kinetik enerjisi ile potansiyel

enerjisinin toplamına o cismin mekanik enerjisi

denir.

Emekanik=Ep + Ek = mgh + ½mV²

İş ve Enerji birimleri aynıdır.

• Soru: m=2kg lık bir cisim 20m yükseklikten serbest

bırakılıyor.Yere çarptığında hızı ne olur? (g=10m/s² sürtünmeler önemsiz)

m

h

V=?

Eilk=Eson

mgh=½mV²

2.10.20=½.2.V²

400=V² V=20 m/s

GÜÇ: Birim zamanda yapılan işe güç denir.

P= W/t = F.x / t

W: İş (joule)

t: zaman (saniye)

P:Güç (Watt)

BASİT MAKİNELER

Günlük yaşantımızda işlerimizi kolaylaştırmak için kullandığımız,

bir yada iki parçadan oluşan araçlara BASİT MAKİNELER denir.

Basit Makinelerin Özellikleri

• Basit makineler, kuvvetin doğrultusunu, yönünü yada büyüklüğünü değiştirmek için kullanılır.

Basit Makinelerin Özellikleri

• Basit makinelerle kuvvetten ve yoldan kazanç sağlanabilir. Ancak hiçbir basit makine işten yada enerjiden kazanç sağlamaz.

Basit Makinelerin Özellikleri

• Sürtünmeler ihmal edildiğinde, basit makinede yapılan iş, yükün kazandığı enerjiye eşittir.

Basit Makinelerin Özellikleri

• Kuvvetten kazanç varsa aynı oranda yoldan kayıp olur.

Resimdeki yükü zeminden 1 metre yükseltebilmek için kuvvetin uygulandığı ipin 4 metre çekilmesi gerekir.

Basit Makinelerin Özellikleri

• Enerji kaybının önemsenmediği durumlarda basit makinelerin çalışma ilkesi;

bağıntısı ile verilir.

KALDIRAÇLAR• Sabit bir destek etrafında hareket edebilen

sağlam çubuklara KALDIRAÇ denir

• Bana bir kaldıraç verin dünyayı yerinden oynatayım.

Archimedes

• Uygulanan kuvvetin destek noktasına uzaklığına Kuvvet Kolu denir. Yükün destek noktasına olan uzaklığına Yük Kolu denir.

• Denge durumundaki bir kaldıraçta kuvvet il kuvvet kolu çarpımı (kuvvetin yaptığı iş), yük ile yük kolunun çarpımına (yükün yaptığı iş) eşittir. Buna kaldıraç bağıntısı denir.

Kuvvet x Kuvvet Kolu = Yük x Yük Kolu

• Bir kaldıraçta kuvvet kolu yük kolundan ne kadar büyük olursa, kaldırılabilecek yük de o kadar büyük olur.

• Çalışma prensibi değişmemek kaydıyla iki tür kaldıraç vardır.

KALDIRAÇLAR

ÇİFT TARAFLI KALDIRAÇ

TEK TARAFLI KALDIRAÇ

• Destek noktası kuvvet ile yük arasında olan kaldıraç tipine çift taraflı kaldıraç denir.

TEK TARAFLI KALDIRAÇLAR• Desteğin uçların birinde olduğu kaldıraç

tipidir.

• Kaldıraçlarda (aslında bütün basit makinelerde) Kuvvet Kazancı yükün kuvvete oranı ile bulunur.

Kuvvet Kazancı =

• Sabit bir eksen etrafında dönebilen disk şeklindeki basit makinelere MAKARA denir.

MAKARALAR

• Bir eksen etrafında serbestçe dönebilen, üzerinde ipin geçebileceği oluk bulunan, dönme ekseni bir yere sabitlenmiş, disk şeklindeki basit makineye SABİT MAKARA denir

SABİT MAKARALAR• Sabit makaralar çift taraflı kaldıraç gibi çalışır.

F

F

F

KUVVET KOLUYÜK KOLU

YÜK

Sabit makara sadece kuvvetin yönünü ve doğrultusunu değiştirir. Kuvvetten kazanç sağlamaz. Tabii yoldan da kazanç sağlamaz.

Sürtünmeler ihmal edilirse uygulanan kuvvet kaldırılmaya çalışılan yüke eşittir.

KUVVETYÜK

KUVVET KOLUYÜK KOLU r r

Kuvvet x Kuvvet Kolu = Yük x Yük Kolu

Kuvvet x Kuvvet Kolu = Yük x Yük Kolu

Kuvvet = Yük

!!! UNUTMAYIN !!!

Sabit makaralarda Kuvvet Yüke eşittir.

Kuvvetten yada Yoldan kazanç sağlanmaz.

Bunu deneyle görelim

Yapılan deneyde makaranın ucuna asılan yüke eşit bir kuvvetle kaldırılabileceği dinamometreden okunacaktır.

Örneğin 10 Newtonluk bir yük yine 10 Newtonluk kuvvetle çekilir.

HAREKETLİ MAKARA

• Çevresinden geçen ip sayesinde, yüke bağlanmış olarak hareket eden makaralara HAREKETLİ MAKARA denir.

KUVVET

YÜK

KUVVET KOLU

YÜK KOLU

Hareketli makara, tek taraflı kaldıraç gibi çalışır.

Hareketli makarada kuvvetten kazanç vardır. Ancak aynı oranda yoldan kayıp vardır.

Sürtünmeler ihmal edilirse, hareketli makarada kuvvet yükün yarısına eşittir. (Yani yükün yarısı kadar bir kuvvetle yük kaldırılabilmektedir.)

KUVVET

YÜK

KUVVET KOLU

YÜK KOLU

Kuvvet x Kuvvet Kolu = Yük x Yük Kolu

Kuvvet Kolu = 2 x Yük Kolu

Kuvvet x 2 x Yük Kolu = Yük x Yük Kolu

Kuvvet = Yük / 2

!!! UNUTMAYIN !!!Hareketli makaralarda Kuvvet Yükün yarısına eşittir.

Kuvvetten kazanç sağlanır, ancak aynı oranda yoldan kayıp oluşur.

Bunu deneyle görelim

Yapılan deneyde makaranın ucuna asılan yükün yarısına eşit bir kuvvetle kaldırılabileceği dinamometreden okunacaktır.

Örneğin 10 Newtonluk bir yükü 1 metre kaldırmak için 5 Newtonluk kuvvet uygulamak yeterli olurken ipi 2 metre çekmek gerekmektedir.

PALANGALAR• Sabit ve

hareketli makaraların birlikte kullanıldığı sistemlere PALANGA denir.

EĞİK DÜZLEM• Bir ucu diğer ucundan daha yüksekte olan

düzlemlere EĞİK DÜZLEM denir.

• Eğik düzlem yolu uzatarak kuvvetten kazanç sağlayan basit bir makinedir.

• Bir yük eğik düzlem üzerinde daha az kuvvet uygulanarak

yükseğe çıkarılabilir.

KUVVET

YÜKEĞİK DÜZLEMİN B

OYU (L) EĞİK

DÜZLEMİN YÜKSEKLİĞİ

(h)

Eğik düzlemde kuvvetin yaptığı iş, yükün yaptığı işe eşittir. (Sürtünmeler ihmal)

KUVVET X KUVVET KOLU = YÜK X YÜK KOLU

KUVVET X EĞİK DÜZ.BOYU = YÜK X EĞİK DÜZ.YÜKSEKLİĞİ

• Eğik düzlemin yüksekliği büyürse yükü çekmek için daha büyük kuvvet uygulanmalıdır. Deneyle görelim.

• Bir eğik düzlemde kuvvet kazancı;

Kuvvet Kazancı = YÜK / KUVVET

Eğik Düzlemin Uzunluğu

Kuvvet Kazancı=

Eğik Düzlemin Yüksekliği

İle bulunur.

ÇIKRIK• Yarıçapları birbirinden farklı, dönme eksenleri

aynı, birbirine sabitlenmiş iki silindirden oluşan düzeneğe ÇIKRIK denir.

KUVVET

YÜK

R

r

R= Büyük silindirin yarıçapı= KUVVET KOLU

r= Küçük silindirin yarıçapı= YÜK KOLU

KUVVET X KUVVET KOLU = YÜK X YÜK KOLU

KUVVET X R = YÜK X rHer basit makinede olduğu gibi çıkrıkta da kuvvet kolunun (büyük silindirin yarıçapının büyük olması) kuvvet kazancının o kadar büyük olması anlamına gelir.

• Bir çıkrıkta kuvvet kazancı;• Kuvvet Kazancı = YÜK / KUVVET Büyük Silindirin Yarıçapı

Kuvvet Kazancı= Küçük Silindirin Yarıçapıİle bulunur.

DİŞLİ ÇARKLAR VE KASNAK• Sabit bir eksen etrafında dönebilen silindir şeklindeki yapılardan

etrafında diş bulunanlara DİŞLİ , etrafında kayış geçmeye yarayan oluk bulunanlara ise KASNAK denir.

• Hareket dişlilerde zincir ile kasnaklarda kayış ile iletilir.• Dişli ve Kasnağın çalışma ilkesi aynıdır.

DİŞLİLERDE ZİNCİR İLE DİŞLİLERDE KAYIŞ İLE

• Dişlilerin dönme eksenleri aynı ise dişlilerin dönme yönleri ve sayıları aynıdır

r1

r2

• Dişlilerin dönme eksenleri aynı değil ise dönme yönleri zıttır ve dönme sayıları farlıdır. Dönme Sayıları dişlinin yarıçapına veya dişli sayısına bağlıdır.

• Kasnaklar farklı dönme eksenlerine sahip ve paralel bağlı ise dönme yönleri aynı, dönme sayıları farklıdır.

• Kasnaklar farklı dönme eksenlerine sahip ve çapraz bağlı ise dönme yönleri ve dönme sayıları farklıdır.

r2

r1

• Dişli çark veya kasnaklarda çalışma ilkeleri aynıdır.

n1, Büyük Dişlinin (kasnağın) dönme sayısı

n2, Küçük Dişlinin (kasnağın) dönme sayısı

r1, Büyük Dişlinin (kasnağın) diş sayısı veya yarıçapı

r2, Küçük Dişlinin (kasnağın) diş sayısı veya yarıçapı olmak üzere

n1 r2

n2 r1 bağıntısı vardır

VİDA• Bir ilindir üzerine açılan spiral oyuklardan oluşan ve

yüzeyleri birleştirmeye, delici kuvvet elde etmeye yarayan basit makineye VİDA denir.