Yayların özellikleri

1. Yaylar kuvvetin etkisiyle uzarlar veya sıkışırlar.

Yukarıdaki yaylara baktığımızda, üstteki yayın uzadığını yani gerildiğini, aşağıdaki yayın ise sıkıştırıldığını görüyoruz.

2. Yaylar kendilerine uygulanan kuvvetle eşit büyükte ama ters yönde bir tepki kuvveti oluştururlar.

3.  Yaylara kaldırabileceğinden daha fazla kuvvet yüklemek yayın esnekliğinin kalıcı olarak bozulmasına neden olur.

4. Yaya uygulanan kuvvet ve yaydaki uzama miktarı doğru orantılıdır.

Yukarıdaki şekilde de görebileceğimiz gibi, 20N ağırlık yayda 5 cm uzamaya neden olmuştur. Ağırlığı iki katına artırırsak uzama da iki katına çıkar. Bu da yayların uygulanan kuvvetle doğru orantılı uzadığını kanıtlar.

Eğer yayın kaldırabileceği değerden daha fazla kuvvet uygulanırsa yayın esneklik özelliği bozulur. Bu nedenle uzama miktarları da değişir. Bozulmuş bir yayda örneğin ağırlığı iki kat artırsak uzama da aynı oranda artmaz.

5. Farklı yayların farklı uzama miktarları vardır.

• Kalın yaylar ince yaylara göre daha güçlüdür. Bu nedenle aynı ağırlık altında kalın yalar daha az uzar.
• Yayın yapıldığı maddenin cinsi de uzama miktarında etkilidir. Aynı kuvvet altında bakır ve çelik yayların uzama miktarları farklı olur.

6. Sıkıştırılmış veya gerilmiş yaylarda enerji depolanır.
Yaylar esnek cisimler  olduğu için kuvvet uygulanarak enerji depo etmeleri sağlanabilir. Yaylarda esneklik potansiyel enerji depo edilir.

7. Dinamometre yapılırken yayların esnekliğinden yararlanılır.

Çeşitli amaçlarla kullanılan pek çok yay türü vardır. Bunları bazıları aşağıdaki şekilde incelenebilir.

Yayların kullanım alanları.

Yataklar,
Koltuklar,
Otomobil amortisörleri,
Çıtçıtlı kalemler,
Dinamometreler,
Otomatik şemsiyeler,
Bastırmalı düğmeler,
Kendiliğinden kapanan kapılar,
Çeşitli motorlar,
Trambolinler
Mandallar vb.

__________________________

İlgili Konular

• İş Nedir?
• Kinetik Enerji
• Potansiyel Enerji
• Yayların Esnekliği

Basit Makinelerin Görevleri:

• Kuvvetten kazanç sağlayabilir.
• Kuvvetin yönünü değiştirebilir
• İşten kazanç sağlamaz.
• Bir işi daha kolay yapmayı sağlar.

1. Kaldıraç
Kaldıraçlarda bir destek ve  destek çubuğu sayesinde bir yükü daha kolay kaldırmayı sağlar. DEVAMI >>

2. Makaralar
Makaralar sabit ve hareketli olmak üzere ikiye ayrılır. Makaralar ip yardımıyla kullanılır.
Sabit makara kuvvetten kazanç sağlamaz. Sadece kuvvetin yönünü değiştirir.
Hareketli makaralar kuvvetten kazanç sağlar. Yani daha az kuvvetle bir işi yapmak mümkün olur. DEVAMI >>

3. Eğik Düzlem
Eğik düzlemler yolu uzatarak bir işi daha kolay yapmayı sağlar. Eğimli yollar, merdivenler, vidanın dişleri, eğimli rampalar örnek olarak verilebilir.

4. Dişliler
Dişli ya da çarklar birbirlerine dişleriyle bağlan makinelerdir. Dişliler harekerin yönünü, süratini ve kuvveti değiştirmek için kullanılır.
Birbirine temas eden dişlilerden büyük olan yavaş, küçük olan hızlı döner.

5. Tekerler
Günümüzden 5000 yıl önce Sümerliler tarafından icat edilen tekerlek sürtünme kuvvetini azalttığı için en önemli buluşlardan biri sayılır. Tekerlek yuvarlanma hareketinden yararlanır.

6. Çıkrık
Çıkrık bir kol yardımıyla çevrilen çarktır. Temelde kaldıraç mantığıyla çalışır. Kuyudan su çekilen makine de bir çıkrıktır.
Çıkrığın kolu (şekilde R ile gösteriliyor) ne kadar uzarsa kuvvetten kazanç o kadar artar.

____________________________________
İlgili Konular:

• Kaldıraç Resimleri

Hareketli cisimlerin sahip olduğu enerjiye hareket enerjisi denir. Kinetik enerji olrak da adlandırılır.
Hareketin bir enerji olduğununa örnekler.

Odun kesmek isteyen adam baltayı havaya kaldırıp hızla oduna indirir. Oduncu eğer baltayı hızla hareket ettirmeseydi odunu kolayca kesemezdi.

Yelkenliler rüzgarın enerjisinden yararlanarak hareket eder. Rüzgar havanın hareket etmesidir.

Yel değirmenlerinin çalışması da rüzgar enerjisi sayesinde gerçekleşir.

Su değirmenlerinin çalışması suyun hareketiyle oluşan enerjinin ürünüdür.

Trafik kazalarında aracın hızı arttıkça hasar daha çok olur. Hareket enerjisi kaza sırasında araçların hasar görmesine neden olur.
Yuvarlanan topun da bir hareket enerjisi vardır.

Fiziksel anlamda bir vida yapmak için silindir şeklindeki bir yüzeye eğik düzlemin sarılması gerekir. Bunu aşağıdaki resimde daha iyi görebiliriz.

Bir vidanın dişlerinin eğimi kuvvetten kazancın oranını belirler.  Eğer vida adımların açısı büyükse(dik) kuvvetten kazanç azdır. Bu açı küçüldükçe kuvvetten kazanç artar. Dolayısıyla yoldan kayıp oluşur. Yani vidayı daha fazla döndürmek gerekir.

Resimde de görülebileceği gibi en az eğimli dişlere sahip olan vidayı çevirmek en kolaydır. En çok eğimli vidayı çevirmek için ise diğerlerine oranla daha fazla kuvvet yugulamak gerekir.

Öğrencilerin kaldıraç türlerini daha iyi anlaması için hazırladığımız resimlerden yararlanabilirsiniz.
Örnek resim:

Tüm Resimleri İndirmek İçin Tıklayın

Sıvı basıncının Formülü
Sıvı basıncı hesaplanırken basıncı hesaplanacak noktanın derinliği (h), sıvının yoğunluğu (dsıvı) ve yer çekimi ivmesi bilinmelidir.
Psıvı = h.d.g

Sıvı basıncı kabın her yönünde etki eder

Yandaki resimde sıvı basıncının her yönde aynı etkiyi gösterdiği anlatılıyor. Resme dikkatli baktığımızda basınç ölçerlerin ucu hangi tarafa çevrilirse çevrilsin göstergelerde okunan değer değişmiyor. Bu da bize sıvı basıncının her yönde eşit büyüklükte olduğunu kanıtlıyor. Burada dikkat etmemiz gereken ölçüm yapılan noktaların derinliklerinin aynı olduğu. Eğer derinlik değişseydi ölçülen basınçlar da değişirdi.
Sıvı Basıncına Derinliğin Etkisi
Sıvının derinliği arttıkça oluşturduğu basınç değeri artar. İçi sıvı dolu bir kabın farklı noktalarını deldiğimizde deliklerden fışkıran sıvıların tazyikleri farklıdır. eEn alttaki delikten fışkıran suyun tazyiki diğerlerinden daha fazladır. Bu da bize derinlik arttıkça sıvı basıncının arttığını kanıtlar.

Sıvı basıncı kabın şekline bağlı değildir.
Sıvıların basıncı kabın şekli değişse dahi sabit kalır. Sıvı basıncı formülüne baktığımızda derinlik, özkütle ve yer çekimi ivmesinden başka hiçbir faktör sıvı basıncını etkilememektedir. Yanda görülen resim “birleşik kaplar” olarak adlandırılır. Bu kapta farklı şekil ve kalınlıkta 3 bölüm bulunmaktadır. Bu bölümlerdeki sıvıların hepsinin aynı hizada olması şeklin önemsiz olduğunu kanıtlamaktadır.

Pascal Prensibi
Bilim insanı Bleyz Pascal, kapalı bir kapta sıvıya uygulanan basıncın bu sıvının her yönüne uygulandığını söylemiştir. Paskal(pascal) prensibi olarak anılan bu etkiden yararlanarak pek çok makine yapılmıştır. Tulumbalar, Hidrolik frenler, vinçler, itfaiye merdivenleri gibi makineler sıvı basıncıyla çalışmaktadır.
Yandaki resim otomobil tamirhanelerinde araçları kaldırmak için uygulanan bir yöntemi gösteriyor. Pascal Prensibine göre çalışan bu kaldıraçta küçük pistondan uygulanan kuvvet (Fa) sıvıya iletilmekte, sıvı da bu basıncı doğrudan diğer pistona ileterek arabanın havaya kalkmasını sağlamaktadır.

.

.
KATI BASINCI

Yandaki resimde iki ayakkabı görüyoruz. Bu ayakkabıları ayrı ayrı giyen bir bayanın kumlu bir yolda yürüdüğünü düşünün.
Hangi ayakkabı yere daha çok batar?
Tabiki kırmızı ayakkabı yete daha çok batar. Aynı ağırlık uygulanmasına karşın basınçlar farklı olmaktadır.

Basınç kuvvetin temas ettiği alanın büyüklüğüyle alakalıdır.
Basıncın formülü basitçe şöyledir:
Basınç = Kuvvet / Yüzey alanı
P = F / S

Basınç birimleri:
Kuvvet birimi Newton’dur.  ( N )
Alan birimi metrekare’dir.   ( m² )
Basınç birimi ise N/m² veya Pascal(Pa)’dır.

Basınç ne kadar büyük olursa kuvvetin etkisi o kadar artar. Formüle bakarsak yüzey alanı arttığında basınç azalmakta, yüzey alanı küçüldükçe basınç artmaktadır. Bu yüzden sivri topuklu ayakkabıların yere uyguladıkları basınç fazladır.

Basınç etkisine hayattan örnekler:

• Bıçağın ağzı ince yapılarak basınç arttırılır. Bu sayede daha kolay kesim yapılır.
• Kar ayakkabıları geniş olduğu için basınç azalır ve bu sayede kar üstünde yürünebilir.
• İş makinelerinin paletleri geniş yapılır ki basınç azalsın ve makineler toprağa batmasın.
• Çivilerin uçları sivri yapıldığı için basınç artar ve çivi daha kolay zemine girer.

Yukarıdaki araçlar basıncın etkisini azaltan veya arttıran özelliklerde tasarlanmışlardır.
Hepimiz çiviyle yapılan gösterileri izlemişizdir. Bu gösterilerde sivri çiviler yan yana dizilir ve gösteri yapan kişi çiviler üzerine uzanır. Tek başına bir insanı yaralayabilecek olan çiviler çok sayıda olduğunda yüzey alanı ( A ) artar ve basınç azalır. Bu sayede göstericiye hiçbir şey olmaz.