İçeriğe geç
OptikOptik.
YKS · Fizik

Basit Makineler Soru Çözümü

Basit Makineler, YKS Fizik hazırlığında karşına çıkan konulardan biri. Aşağıda bu konudan seçilmiş çözümlü örnek sorular ve adım adım açıklamalar var. Tamamını çözdükten sonra Optik uygulamasında bu konudan daha fazla soruyu yapay zekâ destekli çözümlerle çalışabilirsin.

Soru 1

Sürtünmesiz bir palanga sisteminde toplam 4 makara bulunmaktadır. Yükün bağlandığı makaralar hareketli olduğuna göre, sistemin kuvvet kazancı kaçtır?

  1. 4

    Doğru cevap
  2. B

    6

  3. C

    2

  4. D

    8

  5. E

    10

Çözüm

Palangada toplam makara sayısı 4, ancak kuvvet kazancı yalnızca hareketli makara sayısına bağlıdır. Yükün bağlandığı makaralar hareketli olduğu için, 4 makaranın yarısının hareketli olduğunu varsayabiliriz (yaygın palanga düzeninde). Hareketli makara sayısı $n = 2$, kuvvet kazancı formülü: $$Kuvvet \ Kazancı = 2 \times n = 2 \times 2 = 4$$. Eğer farklı bir düzen belirtilseydi cevap değişebilirdi, ama tipik palanga yapısında eşit sayıda sabit ve hareketli makara kullanılır.

Soru 2

Bir eğik düzlem ve makara kombinasyonunda, yük $G = 400$ N, eğim açısı $\theta = 45^\circ$, ve sistemin verimi $\eta = \%80$'dir. Kullanılan makara düzeneği 1 hareketli ve 1 sabit makaradan oluşmaktadır. Sürtünmesiz ideal durumda gerekli kuvvet $F_{\text{ideal}}$ 25 N ise, gerçekte uygulanması gereken kuvvet $F_{\text{gerçek}}$ kaç N'dur? ($\sin 45^\circ = \cos 45^\circ = \frac{\sqrt{2}}{2} \approx 0.707$)

  1. A

    $F_{\text{gerçek}} = 20$ N

  2. B

    $F_{\text{gerçek}} = 25$ N

  3. $F_{\text{gerçek}} = 31.25$ N

    Doğru cevap
  4. D

    $F_{\text{gerçek}} = 40$ N

  5. E

    $F_{\text{gerçek}} = 50$ N

Çözüm

Önce ideal kuvvet kazancını bulalım: Eğik düzlemde paralel bileşen: $$F_{\text{paralel}} = G \sin\theta = 400 \cdot \frac{\sqrt{2}}{2} \approx 400 \cdot 0.707 = 282.8 \ \text{N}$$

Hareketli makara sayısı $n=1$ olduğundan, makara kazancı $2n = 2$. İdeal durumda toplam kuvvet kazancı: $$K_{\text{ideal}} = \frac{F_{\text{paralel}}}{F_{\text{ideal}}} = \frac{282.8}{25} \approx 11.31$$

Ancak bu değer, eğik düzlem ve makara kazançlarının çarpımı ile de bulunabilir: $$K_{\text{ideal}} = \frac{1}{\sin\theta} \times 2n = \frac{1}{0.707} \times 2 \approx 1.414 \times 2 = 2.828$$ Bu farklı çıkıyor, çünkü $F_{\text{ideal}} = 25$ N verilmiş, bu da hesaplanan değerle uyumlu olmayabilir. Kontrol edelim: İdeal kuvvet kazancı formülü: $$F_{\text{ideal}} = \frac{G \sin\theta}{2n} = \frac{282.8}{2} = 141.4 \ \text{N}$$ Ama bu, verilen 25 N'dan farklı. Demek ki verilen $F_{\text{ideal}} = 25$ N, doğrudan hesaplanan değer değil, belki başka bir kazançla. Aslında soruda, ideal durumda gerekli kuvvet 25 N verilmiş. O halde, ideal kuvvet kazancı: $$K_{\text{ideal}} = \frac{F_{\text{paralel}}}{F_{\text{ideal}}} = \frac{282.8}{25} = 11.312$$ Bu kazanç, eğik düzlem ve makara kombinasyonundan gelir: $$K_{\text{ideal}} = \frac{1}{\sin\theta} \times 2n \times k$$ gibi düşünülebilir, ama basitçe, verim formülünü kullanalım: $$\eta = \frac{F_{\text{ideal}}}{F_{\text{gerçek}}} \times 100\%$$ $$0.8 = \frac{25}{F_{\text{gerçek}}}$$ $$F_{\text{gerçek}} = \frac{25}{0.8} = 31.25 \ \text{N}$$

Bu nedenle, doğru cevap 31.25 N'dur. Verim, ideal kuvvetin gerçek kuvvete oranıdır, burada doğrudan uygulanabilir.

Soru 3

Bir dişli çark sisteminde, birbirine temas eden iki dişli bulunmaktadır. Birinci dişlinin diş sayısı $N_1 = 20$, ikinci dişlinin diş sayısı $N_2 = 30$'dur. Eğer birinci dişli saat yönünde 60 devir yaparsa, ikinci dişlinin devir sayısı ve dönme yönü nedir?

  1. A

    40 devir, saat yönünde

  2. B

    90 devir, saat yönünün tersine

  3. 40 devir, saat yönünün tersine

    Doğru cevap
  4. D

    90 devir, saat yönünde

  5. E

    60 devir, aynı yönde

Çözüm

Dişli çarklarda, tur sayıları diş sayılarıyla ters orantılıdır: $$N_1 \cdot n_1 = N_2 \cdot n_2$$ Burada, $N_1 = 20$, $n_1 = 60$ devir, $N_2 = 30$ olduğundan, $$20 \cdot 60 = 30 \cdot n_2 \Rightarrow n_2 = \frac{1200}{30} = 40 \text{ devir}$$ Dönme yönüne gelince, birbirine temas eden dişlilerde dönme yönleri daima zıttır. Birinci dişli saat yönünde döndüğüne göre, ikinci dişli saat yönünün tersine döner. Bu nedenle doğru cevap 40 devir, saat yönünün tersine yani C şıkkıdır.

Basit Makineler konusunu uygulamada çöz

Optik'te YKS Fizik dersinde basit makineler konusundan daha fazla soru, anlık AI çözümleri ve konu tekrarı seni bekliyor.