... konulu sunumlar: "SARMAL YAYLAR Maddeler üzerinde kuvvet uygulandığında,şekillerinde az yada çok değişmeler olur. Bir yay çekilirse uzar,sıkıştırılırsa kısalır.Süngeri."— Sunum transkripti:
1
SARMAL YAYLAR Maddeler üzerinde kuvvet uygulandığında,şekillerinde az yada çok değişmeler olur. Bir yay çekilirse uzar,sıkıştırılırsa kısalır.Süngeri elimizle bastırdığımızda şekli değişir,elimizi çekince eski şeklini alır.
4
SARMAL YAYLAR Çelik bir çubuğun bir ucu sabitleşip diğer ucundan bir kuvvet uygulanırsa çubuk eğilir,kuvvet kaldırıldığında çubuk eski şeklini alır. Şekil değiştirici kuvvet ortadan kalktığında eski şeklini alan maddelere esnek maddeler denir.
5
SARMAL YAYLAR Cam macununa elimizi değdirdiğimizde o da şekil değiştirir.fakat elimizi çekince eski şekliniş alamaz. O halde cam macunu esnek bir madde değildir.
6
SARMAL YAYLAR Sarmal bir yayı çekersek yay uzar, kuvvet ortadan kalkınca yay eski şeklini alır. Çekme kuvvetini arttırınca yay daha da uzar. Kuvvet ortada kalkınca yay eski durumuna dönmez.
7
SARMAL YAYLAR Bu ve buna benzer durumlar esnekliğin bir sınırının olduğunu gösterir.kuvvet yeter derecede büyükse yaya kopabilir. Aynı boydaki paket lastiği ve çelik tel, uçlarından tutulup çekilecek olursa,paket lastiğindeki uzamayı görebildiğimiz halde,çelik teldeki uzamayı göremeyiz.Çelik teldeki uzamayı göremediğimiz halde ölçmek mümkündür.
8
KUVVET NEDİR? Hareket olması için, cisimleri iten ya da çeken bir etki olması gerekir. Bu etki kuvvettir. Kuvveti göremeyiz, dolayısıyla bir cisim gibi onu tanımlayamayız. Fakat kuvveti sebep olduğu etkilerle tanımlayabiliriz.
9
Kuvvet, 1-Duran bir cismi hareket ettiren, 2-Hareket eden bir cismi durduran, 3-Hareket eden bir cismin hızını ve yönünü değiştiren, 4-Cisimlerde şekil değişikliği yapabilen etkiye denir.
10
Kuvvet Nasıl Gösterilir? Kuvvetin sembolü F’dir. F, İngilizce’deki kuvvet kelimesinin baş harfidir. Force: kuvvet F Her kuvvetin bir yönü vardır. Kuvvet vektörlerle gösterilir.
12
Kuvvet Kuvvet vektörünün 4 elemanı vardır. 1. Kuvvetin uygulama noktası 2. Kuvvetin büyüklüğü 3. Kuvvetin yönü 4. Kuvvetin doğrultusu
13
Kuvvet Eşit kuvvetler: Yönü ve büyüklüğü aynı olan kuvvetlerdir.
14
Kuvvetin birimi nedir? Kuvvetin birimi Newton’dur. Newton, N ile gösterilir. 1 kg’lık bir cisme etki eden yer çekimi kuvveti ortalama 9,8 N’dur. Fakat bu değer hesap kolaylığı için genelde 10 N olarak alınır. Dolayısıyla 1 kg’lık cisme 10 N yer çekimi kuvveti etki eder diyoruz. 100 g’lık cisme ise yaklaşık 1 N yer çekimi kuvveti etki eder.
16
2. Kuvveti Nasıl Ölçeriz? Kuvvet dinamometre ile ölçülür. Dinamometre ile ölçüm yaparken yayların esneklik özelliğinden yararlanılır. Dinamometrenin üzerinde kuvvetin büyüklüğünü gösteren bölmeler bulunur.
18
Kütle ve Ağırlık Bir cisme etki eden yer çekimi kuvvetine o cismin ağırlığı denir. Ağırlık, cismin bulunduğu yerdeki çekim kuvvetine bağlıdır. Ağırlık, dinamometre ile ölçülür.
19
Kütle ve Ağırlık Kütle, maddenin değişmeyen bir özelliğidir. Kütle eşit kollu terazi ile ölçülür. Bir cismin ağırlığını bulmak için cismin kütlesi ile yer çekimi sabiti çarpılır. G = m. g
20
Kütle ve Ağırlık Yer çekimi sabiti g’nin Dünya üzerindeki değeri yaklaşık olarak 10 N/kg’dır. Bir cismin kütlesi her yerde aynı olsa da ağırlığı aynı olmayabilir. Örneğin, cismin ağırlığı Dünya’da 600 N ise, Ay’daki ağırlığı 100 N’dur. Çünkü Ay’ın çekim kuvveti Dünya’nınkinin 6’da biridir.
22
ÖRNEK SORU: 1- Kütlesi 72 kg olan bir cismin Dünya ve Ay üzerindeki kütlesi ve ağırlığı nedir? (gdünya = 10 N/kg; gay=10/6 N/ kg )
23
Kütle ve Ağırlık 2- I. Hareketli bir cismi durdurma II. Duran bir cismi hareket ettirme III. Bir cismin şeklini değiştirme IV. Hareketli bir cismin yönünü değiştirme Yukarıdaki ifadelerden hangileri, kuvvetin etkilerindendir?
24
Kütle ve Ağırlık 3- Ay’daki kütlesi 6 kg olan bir taşın Dünya’daki ağırlığı ne olur? (g=10 N/kg)
25
İŞ NEDİR? Fiziksel anlamda iş;bir cisme uygulanan kuvvetin cismin kendi doğrultusunda yol aldırmasıdır. Fiziksel anlamda iş yapabilmemiz için cismin hareket etmesini engelleyen iki kuvveti yenerek,cisme uygulanan kuvvet doğrultusunda hareket etmesidir. Kuvvet bir cisme uygulandığı doğrultuda iş yapar. örn:Yatay yolda sandığı iten bir adam,sürtünme kuvvetine karşı iş yapmış olur.Sırtındaki yükle bir merdiven çıkan adam yerçekimi kuvvetine karşı iş yapmış olur.elindeki yükle yatay bir yolda yürüyen bir adam işe fiziksel anlamda iş yapmış olmaz
26
FİZİKSEL ANLAMDA İŞ YAPABİLMEK İÇİN Cisme kuvvet uygulanması ve Uygulanan kuvvet yerçekimi ve sürtünme kuvvetine eşit veya onlardan büyük olması lazım. Cisim uygulanan kuvvet doğrultusunda hareket etmesi lazım.
27
İşin “W” ile gösterilir.Birimi ise “Joule” dür Yapılan işi bulmak için;cisme uygulanan kuvveti,cismin aldığı yol ile çarparız. W=F.X W=İş(joule) F=Kuvvet(Newton) X= alınan yol(metre) F K K X
28
Soru:Bir öğrenci elimdeki 10 Newton’luk çantası ile yatay bir yolda 70 m yol almıştır.Bu öğrenci yerçekimine karşı kaç joule iş yapmış olur? A-700 B-7 C-0D-80 Cevap C’dir.çünkü çanta,ona uygulanan kuvvet doğrultusunda hareket etmemiştir.Çantayı taşırken alınan yol yatay fakat çantaya uygulanan kuvvet dik olduğu için iş yapılmamıştır.
29
Soru 2:Yere yatay bir kuvvetle bir arabayı 60 m iten bir adam 1380 joule’lik bir iş yapmıştır.Arabaya uygulanan kuvvet kaç newton’dur. W=F.X 1380=F.60 F=1380/60 F=23 N
30
DEĞİŞİK DURUMLARDA YAPILAN İŞ A.SÜRTÜNME KUVVETİNE KARŞI YAPILAN İŞ B.YERÇEKİMİ KUVVETİNE KARŞI YAPILAN İŞ
31
SÜRTÜNME KUVVETİNE KARŞI YAPILAN İŞ Sürtünme kuvveti cisme uygulanan kuvvetle daima ters yöndedir.Bir cisim sürtünme kuvvetine karşı iş yapabilmek için cisme uygulanan kuvvetin,sürtünme kuvvetine eşit veya sürtünme kuvvetinden büyük olması gerekir. Sürtünme kuvvetine karşı yapılan iş W=F s. X sürtünme kuvveti ile alınan yolun çarpımına eşittir
32
Soru: K Fs F1=50 N K 50 m Şekildeki K cismi kendisine 50 Newton’luk bir kuvvet uygulanarak 50 m sabit hızla ilerlemiştir.Bu K cismi sürtünme kuvvetine karşı kaç joule iş yapmış olur? Çözüm:şekildeki K cismi kendisine 50 N’luk kuvvet uygulanarak 50 m SABİT hızla ilerliyor.bu cisim sabit hızla ilerlediğinden cisme uygulanan F1 kuvveti Fs kuvvetine EŞİTTİR. Dolayısıyla W=Fs.x => W=50.50 => W=2500 joule …
33
Yerçekimi kuvvetine karşı yapılan iş: Yükselen bir balon,merdivenden çıkan bir adam veya yerden taş alan bir çocuk yerçekimi kuvvetine karşı iş yapmış olur.yerçekimine karşı yapılan iş;cismin ağırlığı ile yükekliğinin çarpımına eşittir. W=m.g.h X X h
34
Soru: Çözüm:Bu çocuk çantaya 150 Newton’luk bir kuvvet uygulayarak 100 cm(veya 1m) yukarı kaldırıyor.buna göre çocuğun yaptığı işi bulunuz. W=mgh W=150.1.10 W=1500 j
35
İŞ YAP ENERJİ AKTAR 1. İş Nedir? Bir cisim, bir kuvvet etkisiyle kuvvet doğrultusunda hareket ediyorsa, bu kuvvet cisim üzerinde iş yapmış olur. Günlük yaşantımızdan işe birçok örnek verebiliriz.
36
1. İş Nedir? Bir arabanın itilmesi, bir kovanın kaldırılması, bir elmanın ağaçtan yere düşmesi, bir kitabın çantadan çıkarılıp kitaplığa konması, çekiçle çivi çakılması, bir yayın sıkıştırılması iştir. Bu örneklerin hepsinde bir kuvvet etkisinde cisimlerin hareketi söz konusudur.
37
İş Bir kuvvetin yaptığı işi bulmak için, kuvvetin büyüklüğü ile cismin yaptığı yer değiştirmeyi bilmek gerekir.
38
İş İş, kuvvetle kuvvetin cisme aldırdığı yol çarpılarak bulunur. İş bağıntısı þu şekilde ifade edilir: İş = kuvvet x yol Bunu sembolle gösterirsek, W = F. ∆x olur.
40
Örnek Soru: 1. Bir öğrenci 80 N ağırlığındaki çantasını evinden okula taşıyor. Ev ile okul arası 500 m ise öğrencinin yaptığı iş kaç j olur ? 2. Bir yük asansörü 1200 N luk bir yükü binanın üst katına çıkarıyor. Bu sırada yapılan iş 9600 j dür. Asansör bu işi yaparken kaç metre yol almıştır ?
41
Örnek Soru: 3. Duran bir at arabasına 300 N kuvvet uygulayan bir kimse kuvvet doğrultusunda 5 m yol aldırdığına göre yaptığı işi bulunuz 4. Yerde bulunan bir taşı 10 m yükseğe çıkarmakta 100 j luk iş yapan bir kişi,bu cisme ne kadar kuvvet uygular ?
42
Örnek Soru: 5. 20 N ağırlığındaki bir yükü 5 m yüksekliğindeki direğe tırmanarak çıkartan kişinin yaptığı işi bulunuz.
43
POTANSİYEL VE KİNETİK ENERJİNİN BİRBİRİNE DÖNÜŞÜMÜ : Sıkıştırılan yay da potansiyel enerji vardır. Yay serbest bırakılırsa kinetik enerjiye dönüşür. Yukarıya doğru atılan cisimde kinetik enerji vardır. Ancak yükseldikçe hız ve kinetik enerjisi azalır.
44
POTANSİYEL VE KİNETİK ENERJİNİN BİRBİRİNE DÖNÜŞÜMÜ Aksine potansiyel enerjisi artmaya başlar. Hızın bittiği yerde kinetik enerjisi de sıfır olur. Ancak potansiyel enerjisi en yüksek seviyeye gelir. Bu olaylar daha da çoğaltılabilir.
45
ENERJİNİN KORUNUMU : Doğadaki değişimler sırasında toplam enerji miktarı kesinlikle değişmez. Ancak birbirine çevrilebilir. Yani enerji korunur. Örneğin bir elektrik devresindeki ısı ve ışık enerjisi pildeki kimyasal enerjiye eşittir. Yukarıya atılan taşın kaybettiği kinetik enerjisi taş düşerken tekrar kazanması gibi.
46
Şekildeki gibi masa kenarındaki bir kalem yere göre potansiyel enerjiye sahiptir. Kalem masadan yere düşerken hem potansiyel hem kinetik enerjiye sahiptir. Kalem yere çarptığında sadece kinetik enerjiye sahiptir. Cisme dışarıdan bir kuvvetin etki etmediği bir sistemde, herhangi bir andaki cismin potansiyel enerjisi ile kinetik enerjisinin toplamı sabittir. Buna mekanik enerjinin korunumu denir.
47
ÖRNEK: Yukarıdan aşağıya düşen bir cismin potansiyel enerjisinin kinetik enerjisine dönüşmesi. Yükseklikten dolayı sahip olunan potansiyel enerji yere düştükçe yükseklik azalır hız artar dolayısıyla potansiyel enerji kinetik enerjiye dönüşür.
48
ÖRNEK: Aynı şekilde aşağıdan yukarı fırlatılan bir cismin kinetik enerjisinin yüksekliği artıp hızının azalması sebebiyle potansiyel enerjiye dönüşmesidir. ÖRNEK: Elektrik enerjisinin ütüde ısıya, cep telefonlarında kimyasal enerjiye dönüşmesi.
49
ÖRNEK: Barajda biriken suyun potansiyel enerjisinin baraj açıldığında kinetik enerjiye dönüşüp daha sonra elektrik enerjisine dönüşmesi ÖRNEK: Ampullerde elektrik enerjisinin ışık enerjisine dönüşmesi. Örneklerde görüldüğü gibi bütün enerji çeşitlerinde bir dönüşüm söz konusudur. Asla var olan bir enerji yok edilemediği gibi olmayan bir enerji var edilemez.
50
ÖRNEK SORU: Bir apartmanın çatısından düşmeye bırakılan bir cisim için aşağıdakilerden hangileri doğrudur? I. Potansiyel enerjisi azalır. II. Kinetik enerjisi artar. III. Enerjisinin bir kısmı ısı enerjisine dönüşür.
51
ÖRNEK SORU: Yerden 6 m yüksekteki apartman balkonundan düşen ve kütlesi 4 kg olan bir saksının yere çarptığı andaki kinetik enerjisi nedir? (g=10N/kg) (Hava sürtünmesi ihmal edilmiştir.) SORULAR: Enerji çeşitlerini sayınız Enerji dönüşümü nedemektir? Enerji dönüşümü nasıl bir fayda sağlar? Enerji dönüşümüne örnekler veriniz.
52
İş Enerji - Enerji İştir İş yapabilme yeteneğine enerji denir. Harcanan enerji kadar iş yapılabilir. Bu yüzden iş ve enerji birbirine eşittir.
53
E=W Burada E, enerji kelimesinin baş harfidir. Enerji birimi, iş birimi gibi “joule” dür. Günlük hayatta besinlerdeki enerjiden söz edilirken enerji birimi olarak “kalori (cal)” kullanılır. 1 kalori, 4.18 joule eşittir. ( 1cal= 4,18 j)
54
**** İş ve enerjinin yönü yoktur. Dolayısıyla iş ve enerji skaler bir büyüklüklerdir. Enerji Çeşitleri Çevremizdeki belli başlı enerji çeşitleri şunlardır:
55
Enerji Çeşitleri Isı enerjisi, Elektrik enerjisi, Nükleer enerji, Kimyasal enerji, Işık enerjisi, Ses enerjisi, Mekanik enerji
56
a. Potansiyel enerji b. Kinetik enerji Bir enerji türü başka bir enerjiye dönüşebilir. Örneğin, kömürdeki kimyasal enerji, kömür yandığında ısı ve ışık enerjisine dönüşür. Elektrik enerjisi, elektrikli aletlerde ısı, ışık, ses, hareket gibi enerji çeşitlerine dönüşür.
57
Canlıların yaşaması için enerji gereklidir. Canlılar tükettikleri enerjiyi yedikleri besinlerden sağlar. Vücuda alınan besinler, hücrelerde oksijenle yakılarak enerji üretilir. Otomobil, kamyon, uçak gibi taşıtlarda kullanılan benzin, mazot gibi yakıtlar kimyasal enerjiye sahiptir. Bunlar yandığında ısı enerjisi açığa çıkar. Açığa çıkan bu enerji daha sonra hareket enerjisine dönüştürülür. Hareket eden araçlar yük taşır, iş yapar.
58
1.Potansiyel Enerji Potansiyel, kelime olarak “gizli” anlamına gelmektedir. Potansiyel enerji, bir cismin durumundan dolayı sahip olduğu gizli enerjidir. Barajların arkasında biriken suyun potansiyel enerjisi vardır. Su bir borudan akmaya başladığında bu enerji açığa çıkar.
59
1.Potansiyel Enerji Masa üzerinde duran çekiç yere göre bir potansiyel enerjiye sahiptir. Masadan yere düşen çekiç bu enerjisini kaybeder. Cisimler, yerden yükseğe çıkarıldıkça potansiyel enerjileri artar. Bir cismin potansiyel enerjisi, cismin ağırlığı ile yerden yüksekliği çarpılarak bulunur.
61
Burada; Ep: potansiyel enerji m:kütle (mass) h: cismin yerden yüksekliğini göstermektedir. h, İngilizce deki yükseklik kelimesinin baş harfidir. Yükseklik = height (h) Potansiyel enerjinin de birimi joule (J) dür.
62
ÖRNEK: Yerden 3 m yüksekte bir ağaç dalında duran 1 N ağırlığındaki portakalın potansiyel enerjisi nedir?
63
SORU: Bir okulun her katı 3 m yüksekliğindedir. Kütlesi 40 kg olan bir öğrenci 1. kattan 4. kata çıktığında, ne kadar potansiyel enerji kazanmış olur? Öğrenci 4. kata çıktığında, kendi üzerinde ne kadarlık iş yapmış olur? (g = 10 N/kg)
64
2. Kinetik Enerji Bir cismin hareketinden dolayı sahip olduğu enerjiye kinetik enerji denir. Hareket eden bütün cisimlerin kinetik enerjisi vardır. Uçan kuşun, koşan insanın, daldan düşen elmanın,dönen pervanenin, akarsuyun kinetik enerjisi vardır.
65
Kinetik Enerji Bir cismin kinetik enerjisi, cismin kütlesine ve hızına bağlıdır.
66
SORU: Potansiyel enerjileri eşit olan m1, m2, m3 ve m4 kütleli demir bilyeler şekildeki gibi v hızıyla atıldıkları anda hangi bilyenin kinetik enerjisi en büyüktür?
67
BASİT MAKİNALAR Basit Makineler Yaşamımızı Kolaylaştırır Günlük yaşantımızda işlerimizi kolaylaştırmak için kullandığımız, bir ya da iki parçadan oluşan araçlara basit makineler denir. Basit makineler, iş ya da enerjiden bir kazanç sağlamazlar. Sürtünmeleri ihmal ettiğimizde, basit makineyle yapılan iş, yükün kazandığı enerjiye eşittir. Basit makineler, kuvvetin doğrultusunu, yönünü ya da büyüklüğünü değiştirmek için kullanılır.
68
Basit makinelerin temel prensipleri, 1. Kuvvetten kazanç varsa ayni oranda yoldan kayıp olur. 2. Yoldan kazanç varsa, ayni oranda kuvvetten kayıp olur. 3. Basit makineler iş veya enerjiden asla kazanç sağlamaz. Başlıca basit makineler şunlardır; kaldıraçlar, makaralar, palangalar, çıkrık, eğik düzlem, vida, kama, dişli çarklar ve tekerleklerdir.
69
Kaldıraçlar: Sabit bir destek etrafında hareket edebilen sağlam çubuklara kaldıraç denir.
70
Kaldıraçlar Kaldıracın etrafında döndüğü noktaya destek denir. Uygulanan kuvvetin destek noktasına olan uzaklığa kuvvet kolu, yük ile destek arasındaki uzaklığa yük kolu denir. Bir kaldıraçta kuvvet kolu, yük kolundan ne kadar uzun olursa, bu kaldıraçla kaldırılabilecek yük de o kadar büyük olur.
72
Şekildeki gibi denge durumundaki bir kaldıraçta kuvvetle kuvvet kolunun çarpımı, yükle yük kolunun çarpımına eşittir. Buna kaldıraç bağıntısı denir. Kuvvet x Kuvvet kolu = Yük x Yük kolu Bunu sembolle gösterirsek, F x |AO| = P x |OB|
73
Kaldıraçlar, destek noktasının bulunduğu yere göre çift taraflı ve tek taraflı kaldıraç olmak üzere iki gruba ayrılır. 1. Çift Taraflı Kaldıraç Desteğin ortada olduğu kaldıraçlara denir. Kuvvetin yönünü değiştirir, kuvvetten kazanç sağlar.
74
Günlük hayatta çift taraflı kaldıraca benzer pek çok araç kullanırız. Örneğin makas, pense, eşit kollu terazi, levye, kayık küreği, tahterevalli desteğin ortada olduğu kaldıraca benzer araçlardır.
75
2. Tek Taraflı Kaldıraç Desteğin uçta olduğu kaldıraçtır. İki çeşittir: a. Desteğin uçta, yükün ortada olduğu kaldıraç. Kuvvetten kazanç, yoldan kayıp vardır.
76
Desteğin uçta, yükün ortada olduğu kaldıraçlara örnekler; el arabası, fındık kıracağı, gazoz açacağı, çenemiz.
77
2 b. Desteğin uçta, kuvvetin ortada olduğu kaldıraç. Yoldan kazanç, kuvvetten kayıp vardır.
78
Bu çeşit kaldıraca örnekler; cımbız, maşa, iş makinelerinin pistonla çalışan kolları, ön kollarımız.
79
Kuvvet Kazancı: Basit makinelerde kuvvet kazancı, yükün kuvvete oranı olarak ifade edilir. yük x yük kolu = kuvvet x kuvvet kolu olduğuna göre, yazılabilir. Kuvvet kazancı = Yük / Kuvvet = Yük kolu / Kuvvet kolu
80
ÖRNEK: Şekildeki düzenekte yükü dengeleyen kuvvet kaç N’dur?
81
ÖRNEK: Aşağıdaki sistemleri dengeye getirmek için okla gösterilen noktalara kuvvetler uygulanmaktadır. Hangi kuvvet en büyüktür?
82
ÖRNEK: Şekildeki sistem dengededir. Çubuğun ağırlığı ihmal edilmiştir. Sistemi dengede tutan F kuvveti kaç N’dur? Kuvvet kazancı kaçtır?
83
ÖRNEK: Şekildeki gibi eşit bölmelendirilmiş homojen bir çubuk,bir iple tavana asılarak dengelenmiştir. Çubuğun ağırlığı 50 N olduğuna göre, ipteki gerilme kaç N’dur?
84
MAKARALAR Üzerinde ipin geçebileceği oluk bulunan, sabit bir eksen etrafında serbestçe dönebilen disk şeklinde bir araçtır. Makaralar, kullanış şekline göre sabit ve hareketli olmak üzere iki çeşittir.
85
1. Sabit Makara Dönme ekseni bir yere sabitlenmiş makaradır. İp makara üzerinden geçirilir ve ucuna yük asılır. İp diğer ucundan çekilince yük kaldırılır. Sabit makara sadece kuvvetin yönünü değiştirir, kuvvetten ya da yoldan kazanç sağlamaz. Sürtünmeler ihmal edilirse kuvvet, yüke eşittir.
86
2. Hareketli Makara Dönme ekseni bir çengelle yüke bağlanmış, yükle beraber hareket eden makaradır. Sürtünmeler ihmal edilirse, hareketli makarada kuvvet yükün yarısına eşittir.
87
ÖRNEK: Şekildeki sistemde, 10 N’luk P yükünü dengeleyen F kuvveti kaç N’dur? (Ipin ve makaranın ağırlığı ile sürtünme ihmal edilecek)
88
Palangalar Sabit ve hareketli makaraların birlikte Kullanılmasıyla oluşturulmuş sisteme Palanga denir. Palangada kuvvetten büyük oranda kazanç vardır.Fakat aynı Oranda yoldan kayıp vardır.
89
ÖRNEK: Şekildeki sistemde makaralar ağırlıksızdır. Sistem sürtünmesizdir. a. Yükü dengeleyen kuvvet kaç N’dur? b. Yükü 10 m kaldırmak için ip kaç m çekilmelidir? c. Kuvvet kazancı nedir?
90
*****Makaralar ve palangalar, iş makinelerinde gemilerde, yük kaldırma makinelerinde kullanılır. *****Bayrak direğinin üst tarafında sabit makara bulunur.
91
ÖRNEK: Şekildeki sistemde 400 N’luk kuvvetle kaç N’luk yük dengelenebilir?
92
ÖRNEK: Şekildeki sistemde yükü 20 m kaldırmak için ipin kaç m çekilmesi gerekir?
93
ÖRNEK: Yandaki sistem dengededir. Kuvvetten kazanç oranı kaçtır?
94
MERKEZLERİ FARKLI OLAN MAKARALAR Merkezleri farklı olan makaralarda kuvveti birinden diğerine aktarmak için zincir ya da kayış kullanılır. Şekildeki makaralar için; büyük makaranın dönme sayısı = n1 küçük makaranın dönme sayısı = n2 büyük makaranın yarıçapı = r1 küçük makaranın yarıçapı = r2
97
Eğik Düzlem Bir ucu diğer ucundan daha yüksekte olan düzlemlere eğik düzlem denir. Eğik düzlem kullanılarak, çok büyük ağırlıklar, küçük kuvvetlerle kaldırılabilir. Dağlara çıkan kıvrımlı yollar, yürüyen merdivenler, yükleme rampaları, yükleme kalası, eğik düzleme örnek olarak verilebilir.
98
Eğik Düzlem Bu şekilde P yükü, F kuvveti, L kuvvet yolunu, h yük kolunu göstermektedir. Eğik düzlemde, sürtünmeler ihmal edilirse, yükün yaptığı iş, kuvvetin yaptığı işe eşittir. Kuvvet x kuvvet yolu = Yük x Yük yolu
99
Eğik Düzlem F x L = P x h F/P = h/L F = P.h / L Bu formülden görülebileceği gibi, eğik düzlem ne kadar uzun olursa, yükü çeken kuvvet o kadar az olur. Ayrıca, eğik düzlemin yüksekliği ne kadar az olursa, yükü çeken kuvvet de o kadar az olur.
100
ÖRNEK: Şekildeki eğik düzlemde AB = 6 m, BC = 2 m olduğuna göre 240 N’luk P yükünü hareket ettirmek için en az kaç N’luk F kuvveti uygulanmalıdır? (Sürtünme önemsenmeyecek)
101
Çıkrık Yarıçapları birbirinden farklı, dönme eksenleri aynı, birbirine sabitlenmiş iki silindirden oluşan bir sistemdir. Çıkrık, çift taraflı kaldıraca benzer. Sürtünmelerin ihmal edildiği bir çıkrık için şu bağıntı yazılabilir: F x R = P x r
102
Çıkrık Motorla çalışan makinelerin çoğunda çıkrık sistemi vardır. Çevremizde çıkrığa benzer birçok araç gereç bulunur. Tornavida, anahtar, kapı kolu, pencere kolu, musluk başı, bisikletlerin pedal sistemi, vana başları, araba direksiyonu, el mikseri, el matkabı, kahve değirmeni çıkrık prensibine göre çalışır.
104
Dişli Çarklar Dişli çarklar, üzerinde eşit aralıklarla açılmış dişlerin bulunduğu, sabit bir eksen etrafında dönebilen silindir şeklindeki yapılardır. Silindir üzerindeki dişler, çarkların birbirine geçmesine yarar. Dişler, bir çark üzerine uygulanan kuvveti diğer çarklara aktarır. Dişli çarklar hareketin yönünü ve hızını değiştirmeye yarar.
105
Dişli Çarklar Birbirine değen dişlilerin dönme yönleri terstir. Şekildeki birbirine değen dişliler için; büyük dişlinin dönme sayısı =n1 küçük dişlinin dönme sayısı =n2 büyük dişlinin diş sayısı = r1 küçük dişlinin diş sayısı = r2 n1 / n2 = r1 / r2
106
Vida Vida, silindirle eğik düzlemin birleşmiş bir şekli gibi düşünülebilir. Vida, bir silindir üzerinde spiral şeklinde açılmış oyuklardan oluşur. Vida ile çok büyük sıkıştırıcı ya da delici kuvvetler elde edilebilir. Çok büyük oranlarda kuvvetten kazanç sağlanabilir.
107
Vida FÇ = vidayı çeviren kuvvet R = vidayı döndüren kuvvetin dönme eksenine uzaklığı a= vida adımı FD = delici kuvvet
108
Vida Vidayı çeviren kuvvet, R yarıçaplı bir dairenin çevresini dolanır. Bu durumda çevirici kuvvetin yaptığı iş, delici kuvvetin yaptığı işe eşit olur.
109
ÖRNEK: Yanda görülen vidayı çeviren kuvvet kolu 30 N’luk bir kuvvetle çevrildiğinde, vidanın oluşturacağı sıkıştırma kuvveti kaç N’dur?(pi = 3 alınız) vidanın oluşturacağı sıkıştırma kuvveti kaç N’dur?(pi = 3 alınız)
110
Kama Cisimleri delmek, kesmek, parçalamak ya da kaldırmak için kullanılan iki yüzü eğimli basit bir makinedir. Kamalar, genelde demir ya da çelikten yapılır. Ucu sivri eğik basit bir makinedir. Iğne, bıcak, jilet, keski, makasın ağzı, keser, balta, kamaya benzer aletlerdir. Kama kuvvetin yönünü değiştirir. Kama, yoldan kaybettirir, kuvvetten kazandırır.
111
Tekerlek Bir milin etrafında, serbestçe dönebilen disk şeklinde bir araçtır. Tekerlekler, üzerinde taşıdıkları cisimle zemin arasındaki sürtünmeyi azaltırlar.Tekerlek, karada giden taşıtlarda, el arabalarında, çocuk arabalarında ve hareketli birçok sistemde kullanılır.
112
AYNI IŞİ GÜÇLÜ OLAN DAHA ÇABUK YAPAR Aynı işi başkasına göre kısa sürede yapan kişiye daha güçlü deriz. Güç, birim zamanda yapılan işe ya da harcanan enerjiye denir. Güç skaler bir büyüklüktür.
113
GÜÇ Burada; W: işi T:zamanı P:güç P, İngilizce deki güç kelimesinin baş harfidir. Güç : Power ( P)
114
GÜÇ Uluslar arası birim sisteminde güç birimi watt’tır.
115
GÜÇ 1 kilowatt = 1000 W Genelde elektrikli aletlerin gücü kw-saat ile ifade edilir. kw-saat yerine kısaca kwh’de kullanılır. Saat : hour ( h)
117
Evimizde kullandığımız araçların gücü : Ev deki her türlü elektrikli aracın üzerinde w cinsinden değeri yazılıdır. O değer aracın harcadığı güçtür. Verim İş yapmak için kullandığımız bütün araçlar verilen enerjinin bir kısmını sürtünmeden dolayı kaybeder. Bu yüzden araçların verimlerinden bahsedilir. Verim, bir aracın yaptığı işin harcadığı enerjiye oranıdır.
118
ÖRNEK SORU: Bir çocuk, yatay düzlemdeki bir cismi, 25 N kuvvetle 12 m çekiyor. Hareket süresi 6 s olduğuna göre, çocuğun gücü nedir?
119
ÖRNEK SORULAR: 1- 150 j lük bir işi 3 sn de yapan bir aracın gücünü bulunuz. 2- Gücü 300 w olan bir aracın 20 sn de yaptığı işi hesaplayınız. 3- Gücü 3 Kw olan bir araç, 50000 j lük işi kaç sn de yapar ? 4- Bir motor 500 N luk bir yükü 10 sn’de 20 m yükseğe çıkardığına göre motorun gücünü bulunuz. 5- Gücü 2000 w olan bir ütü 0.5 saat çalıştırılıyor. Ütünün harcadığı enerjiyi: Ütünün harcadığı enerjiyi: a) joule olarak bulunuz. b) watt-saat olarak hesaplayınız.
120
ALIŞTIRMALAR : 1- Enerjinin korunumunu tartışınız. 2- 3 metre uzunluğundaki halata 10 sn de tırmanan 50 kg kütleli sporcunun gücünü (w) olarak bulunuz. ( g=10 m/sn2) ( g=10 m/sn2) 3- 3 metre uzunluğundaki halata can 10 sn de, duygu 9 sn de tırmanıyor. Can’ın kütlesi 60 kg, Duygu’nun kütlesi 45 kg dir. Bu sporculardan hangisi güçlüdür? 9 sn de tırmanıyor. Can’ın kütlesi 60 kg, Duygu’nun kütlesi 45 kg dir. Bu sporculardan hangisi güçlüdür?
121
Sürtünme Yararlı mı Zararlı mı? Sürtünme günlük yaşantımızın hemen hemen her anında karşımıza çıkar. Birbiriyle temas halinde olan yüzeyler arasında sürtünme olur. Örneğin, üzerine yağ dökülmüş yolda yürümek zordur. Çünkü yağ, ayakkabılarımızla yol arasındaki teması azaltır.
122
Sürtünme Yararlı mı Zararlı mı? Karlı havalarda arabaların kaymadan gidebilmesi için tekerleklere zincir takılır. Zincirli tekerleğin girintili yüzeyi, yolla tekerlek arasındaki teması arttırır. Böylece araç kaymadan ilerleyebilir. Taşıtların yollarda gidebilmesi, bizim yürüyebilmemiz, koşabilmemiz sürtünme sayesinde olur.
123
Sürtünme Yararlı mı Zararlı mı? Yerde duran topa itme uyguladığınızda top bir süre hareket eder sonra yavaşlayarak durur. Topu veya kızağı durduran etki nedir? Bu etki olmasaydı ne olurdu? Farklı kütleli cisimlerin aynı yüzey üzerinde hareket ettiğini düşününüz.Farklı kütleli cisimlere etki eden sürtünme farklı mıdır?
124
SÜRTÜNME KUVVETİNİN OLUMLU OLUMSUZ YÖNLERİ : Yürümeyi kolaylaştırır. Hareketi zorlaştırır. Sürtünme kuvveti nedeniyle yerine koyduğumuz koltuk ve masa gibi eşyalar yerinde kalır. Metaller arasında oluşan sürtünme sonucu sert metal yumuşak metali aşındırır. Enerji kaybına neden olur. Arabaların motor gücünün yaklaşık %20 si sürtünme kuvvetini yenmeye harcanır.
125
Sürtünme Yararlı mı Zararlı mı? Sporcular ayaklarına giydikleri çıkıntılı ayakkabılar ile daha rahat yere basarlar. Sürtünme kuvveti cisimleri aşındırır. Araba,uçak,gemi ve trenin hızını yavaşlatır. Sürtünme kuvveti olmasaydı dağ yamaçlarındaki kaya ve topraklar kolaylıkla kayardı. Kalemle yazamaz veya yazdıklarımızı silemezdik. Arabalar frene basılınca duramazdı.
126
SÜRTÜNME KUVVETİNİ ARTIRICI VE AZALTICI YÖNTEMLER Çok dik yokuşlara girinti çıkıntı yapılması Kışlık ayakkabıların buzda kaymaması için girintili olması Araçların tekerlerine karda zincir takılması Kayakçıların düz ve pürüzsüz kayak kullanması Ağır cisimlerin altına sürülen yağ veya konulan silindirler Otomobil tekerlerinin mil yataklarına çelik bilye konulması
127
Sürtünme kuvveti nedir? Cisimle ortam arasındaki sürtünmeden kaynaklanan ve cismin hareketine karşı koyan kuvvete sürtünme kuvveti denir.
128
Sürtünme kuvveti nelere bağlıdır? Yatay bir zeminde hareket eden bir cisimle, zemin arasındaki sürtünme kuvveti, I. Cisim ve zeminin sürtünen yüzeylerinin yapısına bağlıdır. II. Cismin ağırlığına bağlıdır. III. Cismin hareket yönüne daima zıt yöndedir. IV. Sürtünen yüzeylerin büyüklüğüne bağlı değildir.
129
Sürtünme kuvveti Hareket ettirmeye yönelik bir etki olmadıkça, durgun hâldeki cisimlere, sürtünme kuvveti etki etmez.
130
ÖRNEK SORULAR: 1. Yüzeyle arasında 10 N sürtünme kuvveti olan durgun bir cismi, aşağıdaki kuvvetlerden hangisiyle hareket ettirebiliriz? A)2 B)9 C)10 D)11
131
ÖRNEK SORULAR: 2. Sürtünmeli bir zeminde sabit hızla hareket etmekte olan bir cisimle zemin arasındaki sürtünme kuvveti 12 N’dur. Buna göre, aşağıdakilerden hangisi yanlıştır? A) Cisme etki eden net kuvvet sıfırdır. B) Cismi çeken kuvvet 12 N’dur. C) Cismin eylemsizliği vardır. D) Yüzeyin cisme tepkisi yoktur.