Makaralar

1.3. Makaralar

Yükleri belirli bir yüksekliğe kaldırmak için basit makinelerden sadece kaldıraç ve eğik düzlemi mi
kullanabiliriz? Hiç bayrak direğine bayrağın nasıl çekildiğini, inşaatlarda ve hurdalık­larda ağır yüklerin yukarı nasıl kaldırıldığını, oltayla balığın sudan nasıl çı­karıldığını gözlemlediniz mi? Bunlarda ne tür makinelerden yararlanılıyor? Bilgilerinizi arkadaşlarınızla paylaşınız.

Bunlarda basit makine türü olan makaralardan yararlanılmaktadır.

Fotoğraf 2.18’deki görselleri incelediğimizde tümünde basit makinelerden biri olan makaraların kul­lanıldığını görürüz. Sizce makaraları günlük yaşantımızda başka nerelerde kullanıyoruz? Makaralar nasıl kullanılıyor ve nasıl iş kolaylığı sağlıyor? Bu soruları cevaplayabilmek için aşağıdaki etkinliği ya­palım:

8. ETKİNLİK: Makaraları Tanıyalım

Malzeme listesi: Cetvel ya da çubuk, makara, makas, ip, kitaplar, cisim (kalem kutusu, silgi vb.), dinamometre
Amaç: Makaraların nasıl kullanıldığını ve nasıl iş kolaylığı sağladığını kavramak

Etkinliğin yapılışı

– 3-4 kişilik gruplar oluşturunuz.
– Önce cismi dinamometreye bağlayıp kaldırarak ağırlığını belirleyi­niz. Bulduğunuz değeri defterinize yazınız.
– Cetveli ya da çubuğu ucu dışarıda kalacak şekilde masanın üzeri­ne koyunuz. Cetvelin üzerine de kitapları koyarak cetveli masaya sabitleyiniz.
– Makarayı cetvel ya da çubuğa bağlayınız.
– Makaradan ipi geçirerek ipin bir ucuna cismi, bir ucuna dinamomet­eyi bağlayınız.
– Cismi iyice aşağı doğru sarkıtarak alt ucunun geldiği yeri ve cismi ne kadar yukarı kaldıracağınızı belirleyerek o noktayı işaretleyiniz.
– Cismi yukarı kaldırmak için dinamometrenin diğer ucuna kuvvet uy­gulayarak cismi önceden işaretlediğiniz yüksekliğe kadar kaldırınız. Di­namometreye bakarak ne kadar kuvvet uyguladığınızı ve ipi ne kadar çektiğinizi belirleyip defterinize yazınız.
– Makarayı cetvelin ucundan sökerek ipin bir ucuna dinamometreyi bağladıktan sonra ipi makaradan geçirip cetvele bağlayınız.
– Cismi makaraya bağlayınız.
– Cismi, alt ucu işaretlediğiniz hizaya gelecek şekilde sarkıtınız.
– Cismi yukarı doğru kaldırmak için dinamometrenin ipe bağlı olmayan diğer ucuna kuvvet uygulayınız ve cismi işaretli olan bir önceki yüksekliğe kaldırınız. Bu sırada ipi ne kadar çektiğinizi ve ne kadar kuvvet uyguladığınızı belirleyip not ediniz.
– Makarayı iki farklı şekilde kullanırken uyguladığınız kuvvetleri ve ipi çektiğiniz uzunlukları karşılaştırınız.

Sorular

1. Makaranın kullanımında uyguladığınız farklılık nedir? Makara hangi durumda sabit, hangi durumda hareketlidir?

Makara ilk durumda sabittir, iknci durumda hareketlidir. İlk durumda ipi aşağı doğru çekerken, iknci durumda ipi yukarı doğru çekmekteyiz.

2. Makaranın iki farklı kullanımında giriş ve çıkış kuvvetlerinin yönünde nasıl bir farklılık vardır? Giriş ve çıkış kuvvetlerinin yönlerini her iki durum için çizerek gösteriniz.

İlk durum sabit makarada ipi aşağı doğru çektiğimiz için giriş kuvveti aşağı, çıkış kuvveti de yukarı doğrudur. ikinci durumda, ise giriş ve çıkış her iki kuvvetin de yönü yukarıdır.

3. Hangi durumda makara kuvvetin yönünü değiştirdi?

ilk durum olan sabit makara durumunda kuvvetlerin yönü birbirine zıttır.

4. Makaranın iki farklı kullanımında da ipi aynı mesafede mi çektiniz?

Hareketli makara durumunda, yükün aynı yüksekliğe çıkabilmesi için çekilen ip daha uzundur.

5. Makaranın iki farklı kullanımında da uyguladığınız kuvvet aynı mıdır? Hangisi daha azdır?

Uygulanan kuvvet aynı değildir. Hareketli makara durumnda uygulanan kuvvet daha zdır.

Bir yere tutturulan ve yükle birlikte hareket etmeyen, sadece oldu­ğu yerde dönen makaraya sabit makara adı verilir. Yükle birlikte aşa­ğı veya yukarı hareket eden ve kuvvetin büyüklüğünü değiştiren ma­karaya ise hareketli makara adı verilir.

Etkinlikte de görüldüğü gibi sabit makara, kuvvetin büyüklüğünü değiştirmez fakat yönünü ve doğrultusunu değiştirerek iş yapma ko­laylığı sağlar. Giriş ve çıkış kuvvetlerinin yönü ve doğrultusunun aynı olduğu hareketli makarada daha az kuvvet uygulanır ancak yükü ay­nı yüksekliğe kaldırmak için ip daha uzun mesafeye çekilir. Bu şekil­de kuvvetten kazanılırken yoldan kaybedilir. Makaralar enerji kazancı sağlamaz, işin kolay yapılmasını sağlar. Sabit ve hareketli makaraların birlikte kullanıldığı sistemler de vardır. Sizce bu tip makaraların sağladığı kolaylıklar nelerdir?

Bu makaralar iş kolaylığı sağladığı gibi kuvvetin büyüklüğüne değiştirebilmektedir.

Yunan matematikçi, fizikçi, filozof ve mühendis olarak bilinen Arşimet (Archimedes), Romalıların ya­şadığı şehri kuşatması üzerine kaldıraçlar ve makaralar yardımıyla çok ağır taşların taşınmasını, man­cınıklar yardımıyla da bu taşların çok uzaklara fırlatılmasını sağlamıştır. Arşimet’in “Bana bir dayanak noktası gösterin dünyayı yerinden oynatayım.” sözü yüzyıllardan beri dillerden düşmemiş­tir. Sizce Arşimet bu sözüyle ne anlatmak istemiştir?

Destek olduktan sonra her türlü yük bir noktadan bir noktaya taşınabilir.

Arşimet, ayrıca günümüzde de hâlâ kullanılan Ar­şimet vidasını keşfetmiştir. Bu vidanın eğimli olarak dönen bir mekanizması vardır. Arşimet vidası, eğik düzlem ve çıkrığın bileşimişyle oluşmuş
bir basit makinedir. Geçmişte bu vida, elle döndürüle­rek nehirlerdeki suyun tarlalara taşınmasında sıklıkla kullanılmıştır. Arşimet vidası günümüzde bazı endüs­trilerde hâlâ kullanılmaktadır. Vidanın daha hızlı dön­mesi motorla sağlanmaktadır.