Basit Makineler — AYT soruları

Kısaca — $\%75$ verimle çalışan çark-aks sisteminde 120 N’lik yükü sabit hızla kaldırmak için 32 N kuvvet uygulanmalıdır.

Çark ve aks yarıçaplarından sistemin ideal kuvvet kazancı $KK_{\text{ideal}} = \dfrac{R}{r} = \dfrac{30}{6} = 5$ bulunur. Düzeneğin verimi $\%75$ olduğundan gerçekleşen kuvvet kazancı $KK_{\text{gerçek}} = 5 \times 0{,}75 = 3{,}75$ değerine düşer. Buradan uygulanması gereken kuvvet $F = \dfrac{G}{KK_{\text{gerçek}}} = \dfrac{120}{3{,}75} = 32\text{ N}$ olarak hesaplanır. Verimi göz ardı edip ideal kazanç üzerinden işlem yapanlar $120 / 5 = 24\text{ N}$ sonucuna ulaşarak yanılgıya düşer.

Kısaca — Sürtünmesiz eğik düzlemde kuvvet kazancı sağlandığından sandığı sabit hızla çekmek için gereken kuvvet 120 N’dur.

Sürtünmelerin ihmal edildiği sistemlerde iş prensibi gereği uygulanan kuvvetin yaptığı iş, yükün kazandığı potansiyel enerjiye eşittir ($F \cdot L = G \cdot h$). Buradan çekme kuvvetini $F = G \cdot \dfrac{h}{L}$ bağıntısıyla çekersek $F = 480 \cdot \dfrac{1{,}5}{6} = 480 \cdot \dfrac{1}{4} = 120\text{ N}$ sonucuna ulaşırız. Eğik düzlemde yol 4 katına çıktığı için kuvvet 4 kat küçülmüştür; doğrudan ağırlığı (480 N) seçmek kuvvet kazancını, 240 N ise oran hatası yapmayı temsil eden yaygın çeldiricilerdir.

Kısaca — İşçinin kuvvet koluna uygulaması gereken kuvvet en az 100 N’dur.

İdeal bir kaldıraçta tork dengesinden $F_{\text{ideal}} \cdot 150 = 300 \cdot 40$ yazılarak $F_{\text{ideal}} = 80\,\text{N}$ bulunur. Kaldıracın verimi $\%80$ (0,80) olduğundan uygulanan kuvvetin yaptığı işin ancak bir kısmı taşa aktarılır; bu nedenle kayıpları karşılamak adına gereken gerçek kuvvet $F = \dfrac{F_{\text{ideal}}}{\text{Verim}} = \dfrac{80}{0{,}8} = 100\,\text{N}$ olmalıdır. En yaygın yanılgı, verim kaybını unutarak doğrudan ideal kuvvet olan 80 N değerine yönelmek ya da 80’i 0,8 ile çarparak 64 N hesaplamaktır.