Basit makinelerden biri de makaralardır. Makaraların;
– Sabit bir merkez etrafında dönebilen dairesel bir ekseni,
– Bu eksenin etrafında ipin dolanabileceği bir oyuk ve ip bulunur.

Makaralar Nerelerde Kullanılır?
– Bayrak direğinde
– Vinçlerde
– İnşaatlarda
– Stor perde mekanizmalarında
– Yelkenli gemilerde vb.

1. Sabit Makara

Bu makara düzeneği sadece kuvvetin yönünü değiştirir. Kuvvetten kazanç sağlamaz.

• Kuvvettin yönünü değiştirir.
• Kuvvetten kazanç veya kayıp sağlamaz.
• Yoldan kazanç veya kayıp sağlamaz.

Yandaki resimde gösterilen makara sabit makaralara örnektir. Bir makaranın sabit olduğunu anlamak için o makaranın bir yüzeye bağlı olup olmadığına bakılır. Resimde makara duvara sabitlenmiştir.

Sabit makaralarda uygulanan kuvvet yükün ağırlığına eşittir.

2. Hareketli Makara

Hareketli makaralar yükle beraber hareket eden makaralardır. Bu tip makaralarda kuvvet yükün yarısına eşittir. Örneğin 40N’luk yükü 20N’la dengelemek mümkün olmaktadır.

• Kuvvetten iki kat kazanç sağlar.
• Yoldan iki kat kayba neden olur.

Hareketli makaralarla kuvvetten kazanç sağlandığı için yoldan da kayıp vardır. Bu makaralarda yükü 4 metre yukarı kaldırmak için ipin 8 metre çekilmesi gerekir.

Bileşik Makaralar

Bazen tek bir makarayla istediğimiz kuvvet kazancını elde edemeyiz Bu durumda sabit ve hareketli makaraları birleştirerek bir makara sistemi oluşturabiliriz. Bu sistemlere bileşik makaralar denir.

Yukarıdaki örnekte 2 hareketl, makara vardır. 2×2 = 4. Yani kuvveti dörtte birine düşürür.

Bileşik makaralarda kuvvetten kazancı sistemdeki hareketi makaraların sayısı belirler. Her hareketli makara kuvvetten iki kat kazanç sağlar. Bu durumda örneğin 3 hareketli makara kullanıyorsak 2.2.2 = 8 kat kazanç sağlarız. Bu yoldan da 8 kat kayıp olacağı anlamına gelmektedir. Resme dikkat ettiğinizde bileşik makara sistemindeki hangi makaraların sabit, hangilerinin bileşik olduğunu görebilirsiniz.

Palangalar

Sabit ve hareketli makaraların beraber kullanıldığı sistemlerdir. Kuvvet kazancı ve kuvvet yönü değiştirmek amacıyla kullanılır.

Palangalarda kuvvetten kazanç miktarını bulmak için yükü dengeleyen ip sayısını bulmak gerekir.

Yukarıdaki palanga sisteminde yükü dengeleyen 4 ip vardır. Bu palanga sistemi kuvvetten 4 kat kazanç sağlar. Örneğin 40N’lük yükü 10N’luk kuvvetle dengeleyebilir.
Kuvvetten kazanç oranında yoldan kayıp yaşanır. Sistem 4 kat yoldan kayba neden olur. Örneğin yükü 1 metre yükseltmek için ipi 4 metre çekmek gerekir.

Günlük Hayatta Makaralar

1. 

Yukarıdaki düzenekte F kuvveti nedir?

ÇÖZÜM:
Öncelikle bu bir sabit makaradır.
Sabit makarada kuvvetten kayıp ya da kazanç olmaz.
O halde F kuvveti yine 100N olur.

2. 

Yukarıdaki düzenekte cismi dengeleyen F kuvvetini bulunuz.

ÇÖZÜM:
Bu bir hareketli makaradır.
Hareketli makaralar kuvvetten yarı yarıya kazanç sağlar
Yani 100N’u kaldırmak için 50N gereklidir.
Cevap: 50N

3. 

Yukarıdaki düzenekte ağırlığı dengeleyen F kuvvetini bulunuz.

ÇÖZÜM:
Şekilde iki tane hareketli makara vardır.
Her bir hareketli makara yükün ağırlığını yarıya düşürür.
İki defa yarıya düşürürsek
100/2 = 50
50/2 = 25
Cevap 25N

4.

Yukarıdaki düzenekte P ağırlığını dengeleyen F kuvvetini bulunuz.

CEVAP:
Yukarıda bir hareketli bir de sabit makara vardır.
Sabit makara kuvvete etki etmez.
Hareketli makara ise yükün ağırlığını yarıya düşürür.
O halde cevap P/2 olur.

5. Makaralarla ilgili hangisi yanlıştır?

A) Sabit makaralar sadece kuvvetin yönünü değiştirir.
B) Hareketli makara kuvvetten kazanç sağlar.
C) Hareketli makara yoldan kayba neden olur.
D) Hareketli makara işten kazanç sağlar.

ÇÖZÜM:
Sabit makaraların tek görevi kuvvetin yönünü değiştirmektir.
Hareketli makaralar yükün ağırlığını yarıya düşürdüğü için kuvvetten kazanç sağlar.
Kuvvetten kazanç sağlanırsa yoldan kayıp olur.
Hareketli makaralar işten kazanç sağlamazlar.
Cevap: D

6. 

Yukarıdaki düzenekte yükü 10 cm kaldırmak için ipi kaç cm çekmemiz gerekir?

A) 10
B) 20
C) 30
D) 40

ÇÖZÜM:
Bir basit makine kuvvetten kazanç sağladığı oranda yoldan kayba neden olur.
Yukarıdaki düzenekte ağırlık 4 kat azalıyor.
O halde ipin çekilmesi de 4 kat artar.
Yükü 10 cm kaldırmak için ipi 40 cm çekmek gerekir.
Cevap: D

7.

Yukarıda 12N ağırlığındaki yükü dengelemek için gerekli olan F kuvveti nedir?

A) 4N
B) 8N
C) 12N
D) 16N

ÇÖZÜM:
Yukarıda tüm makaralar sabit makara olduğu için kuvvetten kazanç yoktur.
Cevap: C

8. Aşağıda bir palanga sistemi gösterilmektedir.

60 N’luk yükü dengeleyen F kuvveti nedir?

A) 10 N
B) 15 N
C) 20 N
D) 30N

ÇÖZÜM:
Palangalarda kuvvetten kazanç için ipler sayılır. F kuvveti aşağı bakıyorsa sayılmaz. Şekilde sayalım;

ipleri saydığımızda 4 buluyoruz.
Bu da kuvvetten 4 kat kazanç demektir.
Yani yük ağırlığı 4’e bölünür.
Cevap: B

9. Aşağıda bir palanga sistemi gösterilmektedir.

60 N’luk yükü dengeleyen F kuvveti nedir?

A) 12 N
B) 24 N
C) 30 N
D) 60N

ÇÖZÜM:
Bir önceki soruda olduğu gibi burada da ip saymak gerekir.
Ama burada bir farklılık vardır.
F kuvveti yukarı baktığı için ağırlığı tartar ve ip olarak sayılır.
Sayalım:

F kuvvetinin bağlı olduğu ipi de sayınca 5 adet ip olur.
Yük ağırlığı 5’e bölünür.
60/5 = 12N
Cevap: A

10.

Palanga sisteminde F kuvveti kaç N’dur?

A) 10 N
B) 25 N
C) 50 N
D) 60 N

ÇÖZÜM:
İpleri sayalım:

Yukarı bakan iki ip sayıyoruz.
50/2 = 25 N
Cevap: B