Makara

Makaralar, cisimleri hareket ettirmekte kuvvet kazancı sağlayan, kuvvetin yönünü değiştiren basit makinelerdir. İlk arkeolojik makara resimleri MÖ 8. yüzyıl Asur kabartmasında bulunmuştur.

Makaralar sabit makara ve hareketli makara olmak üzere ikiye ayrılır. Ayrıca bu iki makaranın bir arada kullanılmasıyla oluşan palangalar vardır.İşten kazanç sağlamazlar

Sabit makara

Makaranın tavana bağlanmış olduğu durumdur. Temel kullanım amacı kuvvetin yönünü değiştirmektir. İdeal bir makarada (sürtünmenin olmadığı) kuvvet ne kadar yol alırsa, yük de o kadar yol almış olur.

Hareketli makara

Bu tip makaralar herhangi bir yere sabitlenmemişlerdir ve düşey eksende hareket edebilmektedir.

Aşağıdaki hareketli makara şeklini inceleyelim. Yük makaraya bağlanmış ve makara da ip üzerinde hareketlidir. İpin sağ tarafı tavana bağlanmıştır. Bu yüzden ağırlığın yarısı bu ip aracılığıyla tavana aktarılmıştır. Geriye kalan 50 N'luk yükse kuvvet tarafından çekilmektedir. Böylece yükü kaldırmak için kuvvetten kazanç sağlanmıştır. Ancak kuvvetin yarıya düşmesi yüzünden yol iki katına çıkmıştır. Örneğin kuvvet 2 m yukarı çıksa, yük 1 m yukarı çıkacaktır. Bunun sebebi enerji korunumudur.

Mekanik sistemlerde yapılan iş (aynı zamanda harcanan enerjiye eşittir)

$W=E=Fx$ ile ifade edilir. Burada

$W$ : İş (joule)
$E$ : Enerji (joule)
$F$ : Kuvvet (Newton)
$x$ : Yol (metre)

Görüldüğü gibi aynı enerji verildiğinde kuvvetle yol ters orantılıdır.

Palangalar

Palanga, az kuvvetle ağır yükleri kaldırmak için kullanılan makaralar sistemidir. Sabit makaraya, aynı gövdeye bağlı bir veya daha fazla hareketli makaranın ilave edilmesiyle meydana gelir. Sabit makara sayısı birden fazla olabilir.

Bu sistemlerde kuvvet bölünerek yükün bir kısmının sabit makaralara taşıtılmasıyla uygulanacak kuvvet azaltılabilir. Palangalarda yükü kaldıracak kuvvet, yükün ağırlığının yükü taşıyan ip sayısına bölümü ile hesaplanır. Hareketli makara arttıkça istenmeyen sürtünme kuvvetleri verimi azaltacağından, palangalarda, yaygın olarak üç hareketli makara kullanılır. İdeal olmayan palangalarda uygulanacak kuvvet hesaplanırken hareketli makaraların ağırlıkları da hesaba katılır. Palangalarda kuvvetten kazanç, yoldan kayıp olur.

Formül şöyle oluşur:

$F=P/n$

F Kuvvet
P Yükün ağırlığı
n Yükü taşıyan ip sayısı

Sistemin dengede durması için yükün ağırlığının kuvvete eşit olması gerekir.
Hareketli makarada yükün ağırlığının yarıya düşmesi
Teknelerde kullanılan bir palanga örneği
Palangaların mekanik avantaj için nasıl kullanıldığını anlatan bir çizim
Yüke bağlı 4 ip var, bu yüzden kuvvet 100/4=25 N
Yüke bağlı 2 ip var, bu yüzden kuvvet 100/2=50 N

Ayrıca bakınız

Atwood düzeneği