Fizik-Kimya-Matematik
Namdar Gürsönmez
08/01/2021 - 12:27

Dişli Çarklar ve Döndürme Kuvveti

Yaş:
14
Zorluk:
Orta

Bu etkinliğimizde maliyeti uygun malzemelerden yararlanarak döndürme kuvvetini dişli çarkların oluşturduğu sistem ile kasnaklara aktaran bir düzenek tasarlıyoruz.

Dişli çark ya da dişli, üzerinde eşit aralıklarla açılmış dişler bulunan ve bir eksen etrafında dönebilen disk şeklindeki basit makinedir. Motorlardaki parçalar hareketi çoğunlukla dişliler sayesinde birbirine aktarır. Günlük hayatta matkaptan bisiklete, otomobilden gemiye birçok araç ve gereçte farklı boyut ve türde dişliler kullanılır.

Musluğu, pencereyi, kapıyı veya bir kilidi açmak, kitapların sayfalarını çevirmek gibi pek çok hareket aslında cisimleri döndürme hareketidir. Fizikte bir kuvvetin döndürme etkisini ifade etmek için tork kavramı kullanılır. Tork ne kadar büyükse kuvvetin sağladığı açısal ivme de (açısal hızın değişme oranı da) o kadar büyük olur. Örneğin aynı ağırlıkta iki otomobilden hangisinin motoru daha çok tork sağlıyorsa o otomobil daha çabuk hızlanır. Ayrıca torkun yüksek olması aracın ağır maddeleri rahatlıkla çekebileceği ve taşıyabileceği anlamına da gelir. Kamyon, tır, traktör gibi araçların torku binek otomobillere göre daha yüksektir.

Etkinliklerimizde çok sık kullandığımız redüktörlü motor ise miller, dişli çarklar, yataklar gibi parçalardan oluşan bir sistemdir. Temel görevi dönme hareketinin devir-tork oranını dişliler yardımı ile değiştirmektir. Dişli çark sistemlerinden oluşan redüktörlerin kullanım alanı çok geniştir. Otomobillerden robotlara, asansörlerden vinç ve otomasyon sistemlerine kadar birçok alanda kullanılırlar.

Bu etkinliğimizde maliyeti uygun malzemelerden yararlanarak döndürme kuvvetini dişli çarkların oluşturduğu sistem ile kasnaklara aktaran bir düzenek tasarlıyoruz.

 

Nelere İhtiyacımız Var?

  • 1 adet 4 mm kalınlığında, 8 cm x 15 cm boyutlarında duralit
  • 1 adet 1,5 cm x 1,5 cm x 2 cm boyutlarında tahta (Bir ucu çift taraflı 45o açı ile kesilmiş, diğer ucunda 5 mm çapında delik açılmış olmalı.)
  • 1 adet 1,5 cm x 1,5 cm x 3 cm boyutlarında tahta
  • 1 adet 1,5 cm x 1,5 cm x 1,5 cm boyutlarında tahta (Bir ucunda 5 mm çapında delik açılmış olmalı.)
  • 1 adet 1,5 cm x 1,5 cm x 4,5 cm boyutlarında tahta
  • 2 adet 1,5 cm x 3 cm x 15 cm boyutlarında tahta (İki ucu çift taraflı 45açı ile kesilmiş ve üzerinde kasnak makaralarının bağlantılarının yapılacağı 3 mm çapında özdeş delikler açılmış olmalı.)
  • 1 adet 6 cm çapında duralit
  • 1 adet ikili pil yatağı
  • 1 adet mini anahtar
  • 2 adet 1,5 V’luk kalem pil
  • İletken kablo
  • 1 adet 0,5 cm uzunluğunda vida
  • 1 adet plastik redüktörlü motor
  • 6 adet 1,5 cm çapında, kasnak görevi gören makara
  • 4 adet 2 cm çapında, kasnak görevi gören makara
  • 4 adet paket lastiği
  • 1 adet pinpon topu
  • 1 adet 14 cm uzunluğunda kurşun kalem
  • 4 adet 2 mm çapında, 9,5 cm uzunluğunda metal mil
  • 2 adet 2 mm çapında, 4,5 cm uzunluğunda metal mil
  • Çift taraflı bant veya tutkal
  • Tornavida
  • Cetvel
  • Kalem
  • Makas
  • Matkap

 

Uyarı:

Kesici ve delici aletler dikkatli kullanılmalıdır.

 

Ne Yapıyoruz?

Pinpon topunu makas ile kesip yarım küre hâline getirelim.

 

6 cm çapındaki duralit, 1,5 cm x 1,5 cm x 3 cm boyutlarındaki tahta, 1,5 cm x 1,5 cm x 2 cm boyutlarındaki tahta ve yarım küre şeklindeki pinpon topunu duralitin bir yüzüne, 1,5 cm x 1,5 cm x 4,5 cm boyutlarındaki tahtayı ise duralitin diğer yüzüne çift taraflı bant veya tutkal ile yapıştıralım.

 

1,5 cm x 3 cm x 15 cm boyutlarındaki tahtaları çift taraflı bant veya tutkal kullanarak duralite yapıştıralım.

,

 

. Bu aşamada pil yatağı, anahtar, motor, metal mil ve kasnak görevi gören 2 cm çapındaki makaraların bağlantılarını yapıyoruz.

 

. Düzeneğimizin üst bölümünde anahtarın bağlantılarının yapılacağı delikleri tornavida veya matkap ile açalım.

 

. Pil yatağını 1,5 cm x 1,5 cm x 3 cm boyutlarındaki tahtaya çift taraflı bant ve 0,5 cm uzunluğundaki vida ile sabitleyelim.

 

. Motor, pil yatağı ve anahtar arasındaki bağlantıları yapalım. 4,5 cm uzunluğundaki metal millerin uçlarını 1,5 cm x 3 cm x 15 cm boyutlarındaki tahtalarda bulunan 3 mm çapındaki deliklerden geçirdikten sonra motorun bağlantı yerlerine takalım. Millerin uçlarının tahtaların 0,5 cm dışında kalmasına dikkat edelim. Motoru çift taraflı bant ile 1,5 cm x 1,5 cm x 4,5 cm boyutlarındaki tahtaya sabitleyelim.

 

. Metal millerin uçlarına birer tane 2 cm çapındaki makaralardan takalım.

 

. Görseldeki gibi 4,5 cm uzunluğundaki milleri de deliklerden geçirip uçlarına 2 cm ve 1,5 cm çapındaki makaraları takalım. Her iki tarafta birer çift olmak üzere paket lastiklerini makaraların oluklarından geçirerek düzeneğimizin paletini oluşturalım.

 

Kurşun kalemin bir ucunu 1,5 cm x 1,5 cm x 2 cm boyutlarındaki tahtada bulunan 5 mm çapındaki deliğe yerleştirelim. Diğer ucuna da 1,5 cm x 1,5 cm x 1,5 cm boyutlarındaki tahtayı takarak top namlusunu oluşturalım. Pilleri pil yatağına yerleştirerek düzeneğimiz tamamlayalım.

 

. Düzeneğimiz artık çalışmaya hazır. Şimdi deneme zamanı!

 

Ne OIdu?

Düzeneğimizdeki anahtarı kapalı konuma getirdiğimizde pillerde bulunan kimyasal enerji elektrik enerjisine dönüşerek iletken kablolar ile redüktörlü motora iletilir. Motorda bulunan sistem dönme hareketinin devir-tork oranını dişliler yardımıyla değiştirir.

 

 

Motor dönme hareketini metal mil vasıtası ile makaralara iletir. Palet görevini üstlenen paket lastikleri ise dönme hareketini diğer makaralara iletir ve düzeneğimiz ileri doğru hareket etmeye başlar.

 

 

 

Kaynaklar:

  • Komisyon, 11. Sınıf Fizik Ders Kitabı, Millî Eğitim Bakanlığı Yayınevi, Ankara, 2019.
  • Komisyon, 7. Sınıf Fen ve Teknoloji Ders Kitabı, Millî Eğitim Bakanlığı Yayınevi, Ankara, 2012.

 

Yazar Hakkında:
Namdar Gürsönmez
Fen Bilimleri Öğretmeni
İzmir Çiğli-Karşıyaka Aydoğan Yağcı Bilim ve Sanat Merkezi

Fizik-Kimya-Matematik

Matematik problemsiz olmaz, tıpkı hayat gibi. Peki, matematikte karşımıza çıkan problemlerin günlük hayatta karşılaştığımız problemlerden farkı nedir?

Güneş ve Dünya arasındaki elektromanyetik enerji akışına atmosferik radyasyon denir. Peki atmosferik radyasyona ne sebep olur?