22.07.2014

    Güç iş zaman formülleri

    Sponsorlu Bağlantılar

    Güç iş zaman formülleri

    Birim zamanda yapılan iş miktarı Enerji, iş yapabilme kabiliyeti, kapasitesi; güç ise, belli bir işi yapmanın hızıdır. Birimi Erg/s veya Newton.metre/saniye=Joule/s (J/s)dir. Yaygın olan güç birimleri ise, Watt (W) ve beygir gücü (Buhar Beygiri, BG, BB, PS, CV)’dür. Güç ile ilgili bağıntılar:

    • P=\frac{dE}{dt}
    • Güç = İş/Zaman = KuvvetxHız
    • 1W = 1J/s = 107 Erg/sn
    • 1BG = 73mde bulunabilir:
     P = I \cdot V \,\!

    veya:

     P=I^2 \cdot R \,\!

    veya:

     P=\frac{V^2}{R}

    Alternatif akım devrelerinde güç hesabı ise farklıdır. Akım ve gerilim değerleri her an değişeceğinden, güç değeri de değişecektir. Bu yüzden alternatif akım devrelerinde “ortalama güç”ten bahsedilir. Bir alternatif akım devresinde akımın etkin değeri Ie, potansiyel farkının etkin değeri Ve, akım ile gerilim arasındaki faz farkı ϕ ise, güç:

    P=I_e \cdot V_e \cdot \cos\phi \,\!

    şeklinde ifade edilir. Burada ϕ voltaj ile akım arasindaki faz açısıdır.

    Evlerde kullandığımız elektrik sayaçları şehir şebekesinden çektiğimiz güçle orantılı olarak dönen bir disk esâsına göre çalışır. Böylece sonuç kilowatt saat (kWh) olarak numaratörde görünür. Enerji değerleri; kilovolt-amper-saat (KVAh) olarak da verilebilir. Bu kWh’e eşit değildir.

    Birimler

    1 kW = 1.341 hp(inc)
    1 kW= 239 cal/sn
    1 kW= 860 Kcal/h
    1 kW = 1.36 hp(metrik)
    1 kW = 3600000 j/h

    Güç ve Enerji İlişkisi

    100 kw gücünde bir motorun 5 saatte tükettiği enerji ne kadardır.
    Cevap => 5.100 = 500 kwh’tir ve bu yanıt doğrudur.

    Peki; kw = kJ/sn ise,

    100 kw bir saniyede tüketilen enerjiyi temsil etmiyor mudur? Neden saniye ile 5h*3600sn yapmıyoruzda sadece 5 saat ile çarpıyoruz.
    Cevap Açıklaması:
    Elimizde olanlar;
    1. kw = kJ/sn

    2. kwh = 3600 kJ (Bu formül 1 nolu formülden çıkartılmıştır ve aşağıda açıklanmıştır)

    1 nolu formülün sağ tarafını 1 saatle ile hem çarpalım ve hem bölelim. Bu sonucu değiştirmez!

    kw = (kJ*3600sn)/(sn*saat)
    kw = 3600kJ/saat
    kw.saat = 3600 kJ

    3. Motor gücü 100 kw ve 5 saat çalışıyor ve de tüketilen enerji soruluyor.

    100 kw = 100 kJ*sn
    5 saatte tüketilen enerji = (5.3600sn).100 kJ/sn = 1.800.000 kJ

    1kwh = 3600 kJ’dü.

    Bu durumda motorun tükettiği enerji;

    1.800.000/3600 = 500 kwh olur.

    Bu nedenle gücü W,kW ya da MW cinsinden verilen bir gücün belirli bir süre içinde ürettiğ/tükettiği enerjiyi hesaplarken saat ile çarparız. Bunun sonucunda elimizde Wh, kWh ya da MWh cinsinden enerji miktarı olur. güç ve enerji arasındaki İkişki budur.

    SORULAR

    1) 
    80 kg’lık bir at arabasına 5m yol aldırmakla yapılan iş kaç joule dür?(Sürtünme yok.)

    A)250 B)750 C)1250 D)400

    Çözüm : Araba F2 yönünde ve 50N’luk bir kuvvet etkisinde hareket edeceğinden;

    W=F . S
    W=50 . 5=250 joule dür.
    Cevap : A

    2)10 m derinliğindeki bir kuyudan 900 kg suyu 0,5 dakikada çekebilen motorun gücü kaç B.B dir?

    A)2 B)3 C)4 D)5

    Çözüm : Güç= İş/Zaman
    W= 900 . 10 = 9000 km-g
    t = 0,5 . 60 = 30 s
    P= 9000:30 = 300 kg-m/s
    75 kg-m/s = 1 BB ise
    300 kg-m/s = 4 BB‘dir.
    Cevap : C

    3)Bir adam yüksekliği 50 m olan bir dama her biri 10N ağırlığında 20 tuğla çıkarıyor. Başka bir adam aynı yüksekliğe 15 tuğla çıkarıyor. Birinci adam, ikinci adamdan kaç joule fazla iş yapmıştır?
    A)2500 B)4500 C)7500 D)10000

    Çözüm : İş = kuvvet x yol 
    W = F . x dir. 

    Birinci adamın bir tuğla için yaptığı iş;
    10 . 50 = 500 joule, 20 tuğla çıkardığından 
    W = 20 . 500 = 10000 joule

    Çözüm : Asansör %60 verimle çalıştığına göre gücü ;
    P=3600.(60 : 100)=2160watt’tır.
    P =W/t = (G . h)/t
    2160=(G.20) : 10 2160=2 .G G=1080N ’dur Cevap : B

    4)Aşağıdakilerden hangisi 1 watt’ a eşit değildir?

    A)1 kg-f-m/s:9,81
    B)1BB/736
    C)1 joule/s
    D)1 kg-f-m . 9.81

    Çözüm : 1watt= 1 joule/s ‘dir.
    1 joule= 1/9,81 kg-f-m olduğuna göre,
    1 kg-f-m/9,81 de 1 watt’ a eşittir.
    Ayrıca;1BB=786 watt
    1watt=1/786BB ‘dir.
    O halde, 1kg-f-m . 9.81, 1 watt’ a eşit değildir.
    Cevap : D

    5)Kütlesi 20 kg olan bir cisim 10m/s hızla hareket ederken kinetik enerjisi kaç joule‘ dür?

    A)250 B)500 C)750 D)1000

    Çözüm : Ek=1/2.m.v2 
    Ek=1/2.20.102=1000joule. 
    Cevap : D

    6)5 m yükseklikte bulunan 50 kg kütleli bir taşın yere göre potansiyel enerjisi kaç joule’ dür?(g=10m/s2)

    A)250 B)1250 C)2500 D)5000

    Çözüm : Ep =m .g .h
    Ep=10.50.5=2500joule.
    Cevap : C

    durum, bu arada sürtünmenin olduğunu gösterir. Cevap : B

    İŞ–ENERJİ-GÜÇ
    İŞ
    Bir cisme yol aldırmak için kuvvet uygulanır. Bir cismi bir yerden alıp başka bir yere koyduğumuzda, bir el arabasını sürdüğümüzde, çantayı taşıdığımızda iş yapmış oluruz. İşin basit bir formülü vardır:
    İş = Kuvvet . Yol 

    SI sisteminde kuvvet birimi Newton, alınan yolun birimi metre olduğundan işin birimi newton.metre’dir. Bu birime yine SI sisteminde joule (jul) denir. Yani 1 joule = 1 newton.metre’dir. Bir joule, bir newtonluk bir kuvvet tarafından, kuvvetin doğrultusuna paralel olarak bir metrelik bir uzaklık boyunca etkimesiyle yapılan iştir. 
    İşi ölçmede farklı birimler de kullanılmaktadır. Bunlar ve kaç jolue denk geldikleri ile ilgili bilgiler aşağıdaki tabloda verilmiştir. Başka birimlerde ifade edilen bu birimler işlem yapılırken mutlaka jolule çevrilmelidir:

    İş yapılması için sadece kuvvet uygulamak yeterli olmaz. Eğer cisim kuvvet uygulandığı halde hareket etmiyorsa yani yer değiştirme yapmıyorsa iş yapılmış olmaz. Örneğin bir kitabı okurken oturduğunuzda veya yemek yerken oturduğunuzda iş yapmış olmazsınız. Çünkü bu esnada herhangi bir yer değiştirme yapılmamıştır.

    Şekilde olduğu gibi, bir F kuvvetinin bir cismi A noktasından B noktasına x kadar yer değiştirdiğini var sayarsak F’nin x doğrultusundaki bileşenini Fx ile gösterelim. Bu durumda x yer değiştirmesi süresinde F tarafından yapılan işi bulmak için 
    W = Fx . x olacaktır. Bu durumda Fx’i bulmak için 
    Fx = F . Cosa eşitliğinden yararlanılır. Bu iki formülden yararlanarak formülümüzü tekrar ele alacak olursak;
    W = Fx . Cosolacaktır.

     

    Yukarıdaki şekli bir örnek çözerek inceleyecek olursak, bir kişi 25 Newton kuvvet uygulayarak bisiklete 1500 metre yol aldırırsa bu iş kaç joule’dir. Ve 10 Newtonluk bir kuvvetle aynı işin yapılması için bisikletin ne kadar yol alması gerekir?

    İlk olarak yapılan işin miktarı belirlemek gerekmektedir. Bunun için yukarıda verilen formülü kullanarak;
    F=25 Newton, x=1500 metre ise
    W = F.x , W=25.1500, W=37500 jouledir. İkinci işlemi yapmak için ise;
    x= W/F, x= 37500/10, x=3750 metre yol alması gereklidir. 
    Yukarıda verilen örnekte görüldüğü gibi kuvvet ve yol arttıkça yapılan işin miktarı da artmaktadır. Yani aralarında doğru bir orantı vardır. 

    ENERJİ
    Bir cismin iş yapabilme yeteneğine enerji denir. Bir araç, bir yerden bir yere giderken bir kuvvet harcar ve yol alır ve bir enerji harcar. Bir silahtan çıkan mermi, önüne çıkan cisimleri tahrip eder veya deler. Bir insan bir masayı alıp başka yere taşırsa bir enerji harcamıştır. Yani iş yapabilecek durumda olan her şeyin bir enerjisi vardır. Bu enerji kullanılmadığı durumlarda potansiyel enerji iken kullanılma durumunda kinetik enerji halindedir. 
    İş yapabilmek için mutlaka enerjiye ihtiyaç vardır. Yapılacak işlem ile enerji işe dönüşecektir. Kuvvet uygulanarak iş yapıldığında cisim enerji kazanmaktadır. Bu nedenle enerji ile işin birimleri aynıdır yani jouledir. 
    Enerjinin farklı türleri vardır. Hareket enerjisi, ısı enerjisi, ışık enerjisi gibi. Ve enerjiler birbirine dönüşebilmektedir. Bir lastiği çektiğimizde iş yapmış oluruz. Yapılan iş lastiğin içinde enerji olarak depolanır. Lastiğe bir cisim tutturup bıraktığımızda cisim hareket eder. Böylece lastiğin içinde depolanan enerji hareket enerjisine dönüşür. Ağzını mantar tıpa ile kapattığımız bir cam tüpü ısıttığımızda, tüpün içindeki havanın ısınarak genleşmesi sonucunda mantar tıpa tırlar. Burada ısı enerjisi hareket enerjisine dönüşmüştür. 
    İki cismi birbirine sürttüğümüzde cisimleri hareket ettirmiş oluruz. Ve cisim bir süre sonra ısınmaya başlar. Burada da hareket enerjisi ısı enerjisine dönüşmüştür. İnsanlarda besinlerden aldıkları enerjiyi vücutlarında depolarlar ve bir iş yaptıklarında bu enerjiyi kullanarak iş yaparlar. Evlerimizi veya iş yerlerimizi ısıtmak için yakıtlardan faydalanırız. Yakıtlarda var olan kimyasal enerji ısı enerjisine dönüşür. Isıtma ve aydınlatma için elektrik enerjisini kullanırız. Elektrik enerjisi lambalar yardımıyla ışık enerjisine, ütü, ısıtıcı ve klima yardımıyla ise ısı enerjisine dönüşür. 
    Potansiyel Enerji
    Cisimlerin hareket halinde olmadıkları durumlarda sahip oldukları enerjiye potansiyel enerji denir. Bir cismi yerden daha yüksek bir noktaya kaldırdığımızda yer çekimine karşı bir iş yapar. Yapılan bu iş cisimde enerji olarak depolanır ve cismin iş yapabilecek duruma gelmesine neden olur. Potansiyel enerjinin simgesi Ep ve birimi jouledir. 
    Yeryüzünden h yüksekliğine olan m kütlesine sahip olan bir cismin potansiyel enerjisini hesaplamak için;
    Ep=m.g.h

    Yukarıdaki şekilde bir arabanın farklı yüksekliklerde sahip olduğu potansiyel enerjiyi hesaplayalım;

    İlk olarak aracın 2 metre yüksekliğindeki potansiyel enerjisini bulacak olursak
    Ep1=m.g.h, Ep1=1100.9,8.2, Ep1=21560 jouledir.
    4 metre yükseklikte arabanın potansiyel enerjisi ise
    Ep2=m.g.h Ep2=1100.9,8.4 Ep2=43120 jouledir. 
    Yapılan işlemde de görüldüğü gibi cisim ne kadar yüksekte yer alırsa potansiyel enerji de o kadar artmaktadır. 
    Aşağıdaki şekilde olduğu gibi iki farklı kütleye sahip cisimlerin yükseklikleri farklı olmasına rağmen sahip oldukları potansiyel enerjilerin eşit olduğunu hesaplayarak görebilirsiniz. 

    Kinetik Enerji

    Hareketli cisimler iş yapabilme yeteneğine sahiptirler yani bu cisimlerin enerjileri vardır. Bu hareketinden dolayı cisimlerin sahip oldukları enerjiye kinetik enerji denir. Akan su, hareket halindeki araba, fırlatılan bir taş, yüksekte uçmakta olan bir kuşun kinetik enerjileri vardır. Duran cisimlerin potansiyel enerjileri, cisimler hareket haline geçtiklerinde bu enerji kinetik enerjiye dönüşür. Örneğin duran bir araba potansiyel enerjiye sahiptir. Araç harekete geçtiğinde potansiyel enerji kinetik enerjiye dönüşür. Araç hızlandıkça kinetik enerji artacaktır. Kinetik enerjinin simgesi Ek ve birimi jouledir. 
    Farklı kütlelere sahip olan cisimlerin kinetik enerjileri de farklıdır. Aynı yol üzerinde hareket eden bir kamyon ile bir otomobilin kinetik enerjileri farklıdır. Bu nedenle bu iki aracın çarpışmasında kinetik enerjisi daha az olan otomobilin hasar oranı kamyona göre daha fazladır. Aynı şekilde daha hızlı hareket eden arabaların çarpışmasında da hasar daha fazla olmaktadır. 
    Bir V hızı ile hareket eden m kütleli bir cismin kinetik enerjisi;
    Ek=1/2m.V2 olacaktır. m ve V2 her zaman pozitif nicelikler olduğundan kinetik enerji de pozitiftir. 

    Yukarıdaki arabanın kinetik enerjisini hesaplayacak olursak;

    Ek=1/2m.V2 Ek=1/2.1100.802 Ek=3520000 joule.
    Su akış halinde iken kinetik enerjiye sahiptir. Suyun bu enerjisinden farklı enerjiler elde edilerek yararlanılır. Hidro elektrik santrallerinde suyun türbinleri döndürmesi sağlanarak suyun bu enerjisi ilk olarak hareket enerjisine dönüşür daha sonra ise elektrik enerjisi elde edilir. 
    Enerjinin Korunumu
    Yerden belirli bir yükseklikte bulunan bir cisim serbest bırakıldığında yere doğru düşecektir. Bu cisim düşerken hızlanır ve potansiyel enerjisi azalmaya kinetik enerjisi artmaya başlar. Yani cismin potansiyel enerjisi kinetik enerjiye dönüşür. 

    Yerden yukarı doğru fırlatılan bir cisim ilk atıldığında daha hızlı hareket edecek, yukarı çıktıkça hızı azalacaktır. Burada da ilk başta kinetik enerji fazla olmasına rağmen bu enerji potansiyel enerjiye dönüşür. Bu cismin hızı bir noktada durur ve bu esnada potansiyel enerjisi maksimum noktaya ulaşır. Cisim yerçekiminin etkisi ile tekrar yeryüzüne doğru hareket eder ve potansiyel enerji kinetik enerjiye dönüşür.
    Bir eğik düzlemde hareket eden bir arabanın potansiyel ve kinetik enerjilerini şu şekilde gösterebiliriz:
    Cisim hareket ettiğinde enerjiler birbirine dönüşebilmektedir. Bu enerji dönüşümler esnasında toplam enerji miktarı sabit kalmaktadır. Bu ilkeye enerjinin korunumu ilkesi denilmektedir.





    Cisim hareket ederken ortamdaki sürtünme önemsiz ise ısı şeklinde enerji kaybı olmaz. Fakat kinetik enerji artarken potansiyel enerji azalır, potansiyel enerji artarken kinetik enerji artar. Bu iki enerjinin toplamı ise sürtünmesiz ortamda hiçbir zaman değişmez.
    Yukarıdaki şekilde bir ipin ucuna asılı olan bir cisim salınıma bırakılmıştır. A noktasından harekete başladığı düşünüldüğünde cisim bu noktada potansiyel enerjisinin maksimum olduğu durumdadır. B noktasına gediğinde ise potansiyel enerji minimum, kinetik enerji maksimum düzeydedir. Tekrar C noktasına geldiğinde ise potansiyel enerji maksimum düzeye çıkmıştır. Bu hareketler esnasında toplam enerji sabit kalmaktadır.

    GÜÇ

    Birim zamanda harcanan enerjiye veya üretilen enerjiye güç denir. Yani iş yapabilme hızının bir ölçüsüdür. Bu enerji üretilirken veya tüketilirken bir zaman geçer. Fabrikada çalışan bir işçinin yaptığı iş, zaman geçtikçe artar ve harcadığı enerjide artar. Fakat birim zamanda yaptığı iş aynıdır. Benzer şekilde bir elektrikli ısıtıcının harcadığı enerji birim zamanda aynıdır ama zaman geçtikçe harcadığı toplam enerjisi geçen zamanla artmaktadır. 
    Güç P ile gösterilir ve birimi Watt’dır. Birim zamanda (t) cismin harcadığı enerji W ise, güç;

    SI sisteminde iş= joule, zaman ise saniye ile ifade edilir. Güç birimi ise joule/saniye olacaktır. Bunun da SI sistemindeki karşılığı Watt’dır. Watt biriminin kullanılmasının nedeni ise buhar makinesini icat eden İskoçyalı bilim adamı James Watt’dan dolayıdır. 

    Watt küçük bir güç birimi olduğunda bunun yerine 1000 katını ifade eden kilowatt (kw) kullanılmaktadır. Taşıtlarda ise watt yerine beygir gücü ifadesi kullanılır. 1 BG=736 watt’dır.

    Gücü bir örnekle inceleyelim. Recep ve Oktay tavana bağlı olan 10 metre uzunluğundaki bir halata tırmanmaktadırlar. Recep 75 kg, Oktay ise 62 kg’dır. Recep ipe 15 s’de tırmanırken Oktay 20 s’de tırmanmıştır. Bu durumda Recep’mi yoksa Oktay’mı daha güçlüdür? (PR, Recep’in gücün Po ise Oktay’ın gücünü ifade etmektedir)

    PR= W/t PR= mgh/t PR= (75.9,8.10)/15 PR= 490 watt
    Po= W/t Po= mgh/t Po= (62.9,8.10)/10 Po= 607,6 watt
    Yapılan işlemlerde de görüldüğü gibi Oktay Recep’ten daha güçlüdür.

    BASİT MAKİNELER

    İş yaparken bir takım araçlardan faydalanırız. Bir basit makine, aletin bir noktasına bir dış kuvvet uygulandığında başka bir noktadaki cisme kuvvet uygulayan mekanik bir aygıttır. Basit makineler işleri yapmakta bir takım kolaylıklar sağlarlar. Bu araçlar kerpeten, kaldıraç, el arabası, palanga, makas, vida gibi araçlardır. Bu tip araçlara basit makineler denir.
    Basit makineler enerji yaratmazlar. Enerjinin korunumu ilkesine göre bir makine kendisine verilenden daha fazla miktarda iş çıkışı sağlayamaz. Makineler çalışırken bir takım sürtünmelere maruz kaldıklarından dolayı ortaya çıkan iş giren işten daha küçüktür. Bir makineden alınan verim, giriş işin çıkış işine dönüştürme derecesinin ölçüsüdür. Bu ifadeyi formülle ifade edecek olursak;

    Bir makine eğer yüzde yüz verimle çalışabilirse bu tip makinelere ideal makine denir. Fakat bu tür makine henüz yapılamamıştır. 

    Makineleri en fazla yararlı olduğu durum, herhangi bir enerji yaratamamalarına rağmen giriş kuvvetini büyültebilmeleridir. Basit makinelerin kuvvetleri artırabilme özelliğine mekanik yarar denir. Eğer F0′a makinenin kuvvet çıkışı, F1′e de giriş kuvveti dersek gerçek mekanik yarar (GMY) formülü şöyle olacaktır:

    Kaldıraçlar

    İş yaparken kullanılan metal, tahta veya buna benzer malzemelerden yapılan çubuklara kaldıraç denir. Günlük hayatta kullandığımız birçok kaldıraç vardır. Bunlardan bazıları şunlardır: Makas, el arabası, keser, kalas, gazoz açacağı. 
    Bir kaldıraç farklı kısımlardan meydana gelir. Kaldıraçta çubuğun dayandığı noktaya destek noktası, yükün bulunduğu yerden desteğe olan uzaklığa yük kolu, uygulanan kuvvetin desteğe olan uzaklığına kuvvet kolu denir. Kaldıraçlar farklı tiptedirler. Destek noktası ortada kuvvet ve yükün farklı uçlarda olduğu kaldıraç tipine birinci tip kaldıraçlar, destek noktası bir uçta yük ortada ve kuvvetin diğer uçta olduğu kaldıraçlara da ikinci tip kaldıraç denir. Birinci tip kaldıraçlara örnek olarak; makas, tahterevalli, eşit kollu terazi, ikinci tipe ise el arabası, fındık kıracağı verilebilir.

    Kaldıraçların yaptığımız işte bize bir takım kolaylıklar sağladığını ifade etmiştik. Kaldıraç kullanılması ile büyük yükleri daha küçük kuvvet kullanarak yapabiliriz. Üstelik bazı işleri yapmak için bu tip araçlara gereksinim duyarız. Bilim adamının dediği gibi “Bana bir kaldıraç verin, dünyayı yerinden oynatayım” ifadesi abartılı olsa bile kaldıraçlar birçok işi daha kolay yapmaya yarar. Gazoz kapağını elimizle açmak yerine açacak kullanma, vidayı çıkarmak için anahtar kullanma, bir arabayı kaldırmak için kriko kullanma direkt yapılması çok zor işlemlerdir. Bunun için bu tip araçlar kullanırız. 
    Kaldıraç kullanmanın bir takım kuralları vardır. Eğer uygulanan kuvvet desteğe ne kadar uzak olursa o kadar az kuvvet uygulanır. Bu ifadeyi formülleştirecek olursak;
    Kuvvet x Kuvvet kolu = Yük x Yük kolu
    F1 x a1 = F2 x a2

    Bir iş yaparken kaldıraç kullanmaktaki amaç işi kolaylaştırmaktır. Kaldıraçlar yardımı ile küçük kuvvetlerle büyük yükler kaldırılır fakat işten kazanç sağlanmaz. Kaldıraçlarla ilgili bir örnek verilecek olursa; 200 cm uzunluğundaki bir çubuğun bir ucunda 800 N ağırlığında bir yük vardır. Bu uçtan 40 cm uzaklıkta bir destek bulunmaktadır. Çubuğun diğer ucundan ne kadar büyüklükte kuvvet uygulanırsa bu yük kaldırılabilir?

    Bu problemi çözmek için kullanılacak formül; F1 . a1 = F2 . a2 olacaktır. Formülde rakamları yerine koyduğumuzda

    F1 . 150 = 800 . 40 F1 = (800 . 40) / 160 F1 = 32000 / 160 F1 = 200 N şeklinde olacaktır. Görüldüğü gibi yapılan işte elde edilen kazanç yükün 1/4 kadardır. Eğer kuvvet kolu daha uzakta olsa idi daha fazla kuvvet kazanılacağını deneyerek yapabilirsiniz?
    Makaralar
    Makaralar da iş yaparken bir takım kolaylıklar sağlayan basit makinelerdendir. Günlük yaşamda en fazla gördüğümüz şekliyle inşaatlarda harç, tuğla ve diğer yapı malzemelerini taşımak için kullanılmaktadır. Makaralar değişik tiplerden oluşmaktadır. Sabit, hareketli ve palanga makaralar olarak kullanılmaktadır. 
    Sabit Makaralar
    Bir yere monte edilmiş şekilde kullanılan makaralardır. Kullanımda kuvvetin yönünü değiştirme özelliği vardır. Bu makaralar kuvvetten kazanç sağlar. Yükü kaldırmak için yüke eşit bir kuvvet kullanılır. P yükünü kaldırmak için ipin ucunu h kadar çekmek gerekir. Bu işlemde yükün kazanacağı enerji, kuvvetin yaptığı işe eşit olacağından formül şu şekilde oluşur;
    P x h = F x h ise P = F olacaktır. Yani kuvvet = yük‘tür. Sabit makaralarda kuvvetten ve yoldan kazanç yoktur. 
    Hareketli Makaralar
    Hareketli makaralar, yükün makaranın eksenine asıldığı sistemlerdir. İpin bir ucu tavana asılır diğer uç ise kuvvet kullanılacak olan uçtur. Bu sistemde yük ve makara birlikte yükselir veya alçalır. Hareketli makaralarda yükü kaldırmak için uygulanacak kuvvet yükün yarısına eşdeğerdir. Yani F = P/2 şeklinde formülleştirilebilir. Hareketli makaraya bağlı olan bir yükü kaldırmak için ipi 2h kadar çekmek gerekir. Hareketli makaralarda enerjiden kazanç sağlamaz. Çünkü yük kuvvetin yaptığı iş kadar enerji kazanmaktadır. 
    Hareketli makaralar, sabit makaralarda olduğu gibi kuvvetin yönünde değişiklik meydana getirmez. Sabit makara ile kaldıramadığımız birçok yükü hareketli makaralar ile kaldırabiliriz. Örneğin 10 N’luk bir yükü kaldırmak için 5 N kuvvet uygulamak yeterlidir. Fakat yükü 2 metre yükseğe çıkarmak için 4 metre ip kullanmak gerekmektedir. 
    Palanga
    Hareketli ve sabit makaraların birlikte kullanıldığı sistemlerdir. Palangalar hem kuvvetten kazanç sağlar hem de uygulanan kuvvetin yönünü değiştirir. Palangalar ile çok büyük kuvvetleri hareket ettirmek mümkündür. Bir palangada ne kadar çok ip ve makara kullanılırsa uygulanacak kuvvet de o kadar artacaktır. Palangaların kaldıracağı kuvvet miktarını belirlemek için bu sistemde kullanılan ip sayıları ile makaraların toplam yükü ile taşınacak yükün toplamı hesaba katılır. Bu ifadeyi formülleştirecek olursak;
    Kuvvet = Toplam yük / İp sayısı yani F = P / n diyebiliriz. 
    EĞİK DÜZLEM
    Farklı malzemeler yapılan ve yere belirli bir açı ile yerleştirilen düzeneklerdir. Bir eğik düzlem oluşturmak için bir kalasın bir ucunu yere diğer ucunu 10-20 cm yukarıya kaldırmak yeterlidir. BU sistem basit bir eğik düzlemi meydana getirir.

    Eğik düzlem sistemini bir formül ile ifade edecek olursak; yükü P ile, uygulanacak kuvveti F ile sürtünmesiz eğik düzlemin uzunluğunu L ile ve Eğik düzlemin bir yere dayalı olan ucunu h ile ifade ettiğimizde F x L = P x h formülü ortaya çıkacaktır. Bu formülü açıklayacak olursak; Uygulanan kuvvet ve eğik düzlemin uzunluğu, P x h kadar iş yaparlar. Eğik düzlemde işten kazanç olmaz, kuvvetten kazanç olur. 

    Eğik düzlem sisteminde kuvvetin yüke olan oranı, eğik düzlemin yüksekliğinin eğik düzlemin boyuna olan oranına eşittir. Yani
    Eğik düzlem üzerindeki yük h kadar yükseldiğinde Ep = P x h kadar potansiyel enerjiye sahip olur. Bu durumda kuvvet F x L kadar bir iş yapma durumundadır.

    Dişli Çarklar ve Çıkrık

    Çıkrık
    Çıkrıklar, aynı eksen etrafında birlikte dönebilen iki veya daha fazla silindirden meydana gelirler. Bu sistemde yük küçük çaplı silindire bağlı iken kuvvet çapı büyük olan silindire etki eder. Çıkrıklar, kuyulardan su çekmek, tekstil fabrikalarında tezgahlarda ve eskiden yün eğirmek amacı için sıklıkla kullanılan basit makinelerdir. 
    Çıkrıkların çalışma sisteminde kuvvet ve yük arasındaki ilişkiyi göstermek için kuvvet ile çıkrık kolunun çarpımı, yük ile küçük silindirin yarı çarpımına olan eşitliğinden yararlanılır. Yani
    Çıkrık sisteminde çıkrık kolu, küçük silindirin yarı çapından büyük olduğundan, uygulanan kuvvet yükten daha küçük olur. Yani çıkrıklarda kuvvetten kazanç sağlarlar ama işten ve enerjiden kazanç olmaz.

    Çıkrık koluna uyguladığımız kuvvet, çıkrığın dönmesini sağlar. Bu dönme esnasında ip kovanın asılı olduğu küçük silindire dolanır ve yük yukarı doğru çıkar. Yukarıdaki formülden de çıkarılabileceği gibi çıkrıkta kuvvetle yükün oranı 1′den küçük olduğundan daha küçük kuvvetlerle büyük yükler kaldırılabilir. Çıkrıklarda diğer basit makinelerde olduğu gibi kuvvetten kazanç sağlanırken iş veya enerjiden kazanç sağlanmaz. 

    Dişli Çarklar
    Bazı sistemlerde birden daha fazla çıkrığın bir arada kullanılması gerekmektedir. Çünkü yük tek çıkrıkla kaldırılamayacak kadar büyük olabilir veya sistem daha rahat çalışır. Dişili çarklarda kuvvetten kazanç yanında hareketin yönünün değiştirilmesi gerçekleşmektedir. Bu sistemde bir çıkrığa uygulanan kuvvet diğer çıkrığa aktarılır ve dönme sağlanır. Bu tip basit makinelere örnek olarak bisikletler, dikiş makineleri, vinçler, saatler, taşıtlar verilebilir.
    Yukarıdaki örnekte ilk çark saat yönünün tersine doğru döndürülürse ikinci çark saat yönünde dönecektir. Bu çarka bağlı olan diğer çark da yine saat yönüne ters istikamette dönecektir. Bu şekilde birçok çark birbirine bağlanarak sistemler oluşturulur ve hareketin yönü değiştirilerek daha az kuvvet ile iş yapma imkanı doğar.
    Bir sistemdeki çarklardan bir tanesini yarıçapı diğer çarkın 5 katı ise yarı çapı büyük olan 1 devir yaparken yarı çapı küçük olan 5 devir yapar. Bir çark sisteminde r1 yarıçaplı çarkın devir sayısına n1 denilirse, yarıçapı r2 olanın devir sayısı n2 olacaktır. Bunu formülleştirecek olursak şu şekilde olacaktır:

    Dişli çarklarla büyük yükleri daha küçük kuvvetler kullanarak kaldırma imkanımız vardır. Bu basit makinelerde kuvvette kazanç sağlarken enerji veya işte kazanç sağlamazlar. 

    Kama ve Vida
    Uçları üçgen bir şekilde olan ve baltaya benzeyen cisimlere kama denir. Bu basit makineler metalden veya tahtadan yapılırlar ve kesicidirler. Bir nesne kesilmek istendiğinde kamanın keskin ucu bu noktaya konulur ve üst kısmına sert bir cisimle vurularak basınç oluşturulur böylece nesne kesilir. 
    Vida ise yine metal veya tahtadan yapılan ve bazı cisimleri birbirine tutturmak veya monte etmek amacı için kullanılan basit makinelerdir. Vidalar üst kısımlarındaki yarıklara tornavida sokularak döndürülür ve istenilen kısımlara tutturulur. Birçok eşyanın ve aracın bir araya getirilmesinde vidalar kullanılır.

    Enerjinin korunumu ikesine göre; vida başının yaptığı iş, ucunun yaptığı işe eşittir.

    Sponsorlu Bağlantılar

    Göğüs (meme) sarkması neden olur, memelerin sarkmasını önlemek için ne yapmalıyız

    Tutanak Yazma, Tutanak Nasıl Yazılır, Hazır Tutanak Örneği Şablonu

    Bu sayfadaki "Güç iş zaman formülleri" konusuyla ilgili fikrinizi merak ediyoruz? Tespit ettiğiniz hata ve eksiklikleri bize yazın! Eleştirileriniz de en az övgüleriniz kadar bizim için değerlidir.

    Yorum Yapın

    E-posta hesabınız yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

    Current day month ye@r *