El matkabının sap bölümünden bir el ile tutulur. Diğer el ile kol bölümünden tutularak çevrilir. Kolun döndürülmesi matkap

Fen Bilimleri 8. Sınıf - Basit / Basit Makineler (E Soru: El matkabının yapından bir el ile tutulur. Diğer el ile kol kavranır. Kolun döndürülmesi matkap ucunun dönmesini sağlar. Sadece kolun uzunluğu Aynı iş için kısa kol yerine uzun kol kullanılırsa hangiş şoylenir Şıklar:
A) Kola uygulanması gereken kuvvet artar, enerjiden kazanç sağlanmaz.
B) Kola uygulanması gereken kuvvet artar, enerjiden kazanç sağlanır.
C) Kola uygulanması gereken kuvvet değişmez, enerjiden kazanılmaz.
D) Kola uygulanması gereken kuvvet azalır, enerjiden kazanç sağlanmaz. Çözüm Notları • El matkabı, "çıkrık" (tekerlek-aks) mantığıyla çalışan basit makine. • Kol uzunluğu = kuvvet kolu (dönme eksenine uzaklık r). • Döndürme etkisi tork (moment) ile ifade edilir: τ = F · r • Aynı işi yapmak için uçta gerekli tork aynı kabul edilir (uç aynı). • r artarsa (kol uzarsa) aynı τ için gerekoen F azalır. • Basit makinelerde ideal durumda enerjiden/işten kazanç yoktur. • Kuvvet azalırken yol artar: uzun kol daha büyük çember yolu alır. • Sonuç: Kuvvetten kazanç var, ama enerjiden kazanç yok. Adım Adım Çözüm Adım 1) Matkap çevrilirken dönme ekseni merkezdir, kol bir yarıçap oluşturur. Adım 2) Ucu döndürmek için gerekli döndürme etkisi (tork) gereli. Adım 3) Tork bağıntısı τ = F · r τ sabit kabul: F ∝ 1/r Adım 4) Aynı işi yaptırmak demek Yapş: enerjiden kazanç olamaz. Adım 5) Kısa kol için: τ = F.kısa · r.kısa kuvvetten kazanç var. Adım 6) Uzun kol için: τ = F.uzun · r.uzun Adım 7) Aynı τ için oran yazalım: F.uzun / F.kısa = r.kısa / r.uzun Adım 8) r.uzun > r.kısa olduğundan r.kısa / r.uzun < 1 ⇒ F.uzun < F.kısa Adım 9) Enerji (iş) yönünden: İş = F · yol. Kol uzayınca yol artar, F azalır. Adım 10) Bu yüzden enerjiden kazanç olmaz; sadece kuvvetten kazanç olur. Kontrol-1) Kol uzarsa daha rahat çeviririz ⇒ gereken kuvvet azalır. Kontrol-2) Sürtünme yoksa iş korunur ⇒ "enerjiden kazanç yok" Cevap: D