KUVVET SİSTEMLERİ
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
1
26.09.2025
F
F
W
P
P
2
(Video 2a) ,
(Video 2b)
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
2
26.09.2025
F
Kendi iyiliğin için bu konuyu iyi öğren dostum!
2.1 Konunun Önemi:
2. Kuvvet Sistemleri
Şekil 2.1
Şekil 2.2
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
3
26.09.2025
1- Dış Etki: Kuvvetin dış etkisi (external effect) cismi hareket ettirmeye çalışmaktır.
Bir cismin üzerine uygulanan kuvvet, cisim üzerinde iki ayrı etki meydana getirir:
2.3 Kuvvetin Etkileri
2- İç Etki: Kuvvetlerin iç etkisi (internal effect) ise gerilme ve şekil değiştirmeler oluşturarak cismi deforme etmeye ve hasar vermeye zorlamaktır. Bu özellikle dengelenmiş kuvvet sistemlerinde daha belirgin ortaya çıkar. Gerilmelerin ve şekil değiştirmelerin hesabı ise Mukavemet dersinin konusudur.
2.2 Kuvvet Nedir?
Kuvvet dengelenmiş ise cisim durağandır (veya sabit hızla hareket eder) ve dengeyi sağlayan diğer kuvvetlerin hesabı Statik dersinin konusudur. (Kuvvet dengelenmemiş ise cisim ivmeli hareket eder ki, bu durumda hareket dinamik dersi kapsamında incelenir.)
2. Kuvvet Sistemleri
Şekil 2.3
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
4
26.09.2025
a-) Etki ettiği alana göre: Eğer kuvvetin uygulandığı alanın boyutları tüm cismin boyutlarıyla karşılaştırıldığında çok küçük ise kuvvete “tekil kuvvet” (concentrated force) adı verilir. Eğer kuvvetin uygulandığı alan ihmal edilemeyecek kadar geniş ise “yayılı yük” (distributed load) adını alır.
Tekil Kuvvet
2.4 Kuvvetlerin Sınıflandırılması
2. Kuvvet Sistemleri
Yayılı Kuvvet
Şekil 2.4
Şekil 2.5
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
5
26.09.2025
b-) Uygulama Şekillerine Göre:
2. Kuvvet Sistemleri
Eşnoktasal (concurrent) kuvvetler
Paralel Kuvvetler
Eşdüzlemsel (coplanar) kuvvetler
Eşdoğrusal(colinear) kuvvetler
Uzantıları aynı noktada birleşen kuvvetlerdir.
Aynı düzlemde olmamasına rağmen Birbirlerine paralel olan kuvvetlerdir.
Doğrultuları farklı olmasına rağmen aynı düzlemde yer alan kuvvetlerdir.
Aynı doğrultu üzerinde yer alan kuvvetlerdir.
Şekil 2.6
Şekil 2.7
Şekil 2.8
Şekil 2.9
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
6
26.09.2025
c-) Temas ve Sürtünme Kuvvetleri
2. Kuvvet Sistemleri
Temas eden iki cismi göz önüne alalım:
7. konuda sürtünme kavramı detaylıca anlatılacak ve örnekler çözülecektir.
Şekil 2.10
(a)
(b)
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
7
26.09.2025
Ağır Kablo
d-) İp ve Kablolardaki kuvvetler
Hafif Kablo (Ağırlığı ihmal edilir.)
2. Kuvvet Sistemleri
Şekil 2.11
Şekil 2.12
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
8
26.09.2025
Kasnaklar, ip veya kayışların yönlerini değiştirmek ve az bir girdi kuvveti ile yüksek çıktı kuvveti elde etmek için kullanılan oluklu silindirlerdir. Sürtünmesiz durumda kasnağa bağlı kayışın her iki ucundaki gerginlik kuvvetleri birbirine eşittir.
e-) Kasnaklardaki Kuvvetler
kasnak
Sürtünmesiz
kasnakta
2. Kuvvet Sistemleri
Şekil 2.13
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
9
26.09.2025
Yay kuvvetleri ;
f-) Yaylardaki Kuvvetler
2. Kuvvet Sistemleri
Şekil 2.14
(a)
(b)
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
10
26.09.2025
2.5 Bir Kuvvetin Üç Boyutta Vektörel Tanımlanması
a-) Kuvvetin doğrultusu iki açıyla verilmiş ise;
2. Kuvvet Sistemleri
(2.1.a)
(2.1.b)
(2.1.c)
(2.1.d)
(2.2)
(2.3)
Şekil 2.15
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
11
26.09.2025
b-) Kuvvetin etkime doğrultusu üzerinde iki noktanın koordinatları verilmiş ise;
Anlamadınsa
örnek 1.3 ü bi incele.
2. Kuvvet Sistemleri
(1.10)
(1.11)
(1.12)
(2.4.a)
(2.4.b)
Şekil 2.16
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
12
26.09.2025
2.6 Kuvvetin Döndürme Etkisi: MOMENT
2. Kuvvet Sistemleri
F
(ileride açıklanacaktır.)
Şekil 2.17
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
13
26.09.2025
a- Momentin etkisini hissedin.
2. Kuvvet Sistemleri
Şekil 2.18
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
14
26.09.2025
2. Kuvvet Sistemleri
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
15
26.09.2025
2.7 Bir kuvvetin bir noktaya göre momenti (önemli)
Bir kuvvetin bir noktaya göre momenti, moment alınan noktadan kuvvet hattı üzerindeki herhangi bir noktaya çizilen konum vektörü ile kuvvetin vektörel çarpımına eşittir.
Yandaki şekle göre; CD hattı üzerindeki F kuvvetinin A noktasına göre momenti şu şekilde bulunur:
Moment alınan
nokta
Kuvvet hattı üzerindeki
herhangi bir nokta
Kuvvet
P.N. 2.4 ) Dik uzaklık (d) ile F İn şiddetini çarparsak sadece Momentin şiddetini elde ederiz (M=Fd). Ancak vektörel çarpım yaparsak bu işleme gerek yoktur. Zira momentin vektörel ifadesi belli olunca, şiddeti de hesaplanabilir.
2. Kuvvet Sistemleri
Kuvvet hattı
α
A
B
d
.
.
k düzlemi
C
D
Şekil 2.19
(2.5)
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
16
26.09.2025
Tekrar ediyoruz: F kuvvetinin O noktasına göre momenti, Moment alınan noktadan (O) , kuvvet hattı üzerindeki herhangi bir noktaya (A,C,D veya E) çizilen konum vektörü ile kuvvetin vektörel çarpımına eşittir.
Momentin Şiddeti:
veya
şeklinde bulunduktan sonra,
Dik uzaklık biliniyorsa:
2. Kuvvet Sistemleri
Şiddeti:
Şekil 2.20
(2.6)
(2.7)
(2.8)
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
17
26.09.2025
2.8- Varignon Teoremi
Bu teorem şunu ifade eder: Bir kuvvetin bir noktaya göre momenti o kuvvetin bileşenlerinin aynı noktaya göre momentlerinin toplamına eşittir.
Dik uzaklıklar biliniyorsa, momentin şiddeti :
2. Kuvvet Sistemleri
(P’nin döndürme etkisinin, Q’nun kine göre ters yönde olması sebebiyle P'nin momenti negatif alınmıştır.)
Şekil 2.21
(2.9)
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
18
26.09.2025
Örnek 2.1:
Doğrultusu A(3,8,1) ve B(7,–4,4) noktalarından geçen, 130 N şiddetinde olan ve A dan B ye doğru yönlendirilmiş F kuvvetinin C(-1,1,1) noktasına göre momentini bulunuz.
2. Kuvvet Sistemleri
Moment alınan nokta
Kuvvet hattı üzerindeki herhangi bir nokta
Çözüm:
Birim vektör:
Şekil 2.22
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
19
26.09.2025
2. Kuvvet Sistemleri
Soru 2.1 (*)
y-z düzlemine paralel olan 110kN’luk kuvvetin O noktasına göre momentini vektörel olarak hesaplayınız.
(video 2a, örnek 2a2)
Cevap:
Şekil 2.23
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
20
26.09.2025
2.9 Bir Kuvvetin Bir Eksene Göre Momenti
Bir kuvvetin bir eksene göre momenti: O kuvvetin eksen üzerindeki bir noktaya göre momentinin eksene göre izdüşümüdür.
2. Kuvvet Sistemleri
Δ
Mesela F kuvvetinin Δ eksenine göre momentini arıyoruz. İşlem adımlarımız şöyle olmalı:
Şekil 2.24
(eq.2.5)
(2.10)
(2.11)
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
21
26.09.2025
O(0,0,0); A(0,3,12); B (5,,4,0); C (-3,5,4)
F yönündeki birim vektör:
Örnek 2.2
(Video 2b, örnek 2b.1)
Şekildeki direğe bağlı BA ipine F= 4 kN luk kuvvet uygulanmıştır. F kuvvetinin OC eksenine göre momentini bulunuz.
Önce eksen üzerindeki herhangi bir nokta olan O noktasına göre moment alalım:
Çözüm:
2. Kuvvet Sistemleri
Şekil 2.25
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
22
26.09.2025
θ =39.530
=(-14.72)x(-0.42)+18.4x0.71+ (-4.56)x(0.56)
OC yönündeki birim vektör:
OC eksenine göre momentin şiddeti: (skaler çarpımla bulunur.)
OC eksenine göre moment vektörü:
O
C
θ
2. Kuvvet Sistemleri
Şekil 2.26
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
23
26.09.2025
Soru 2.3 (*)
2. Kuvvet Sistemleri
Cevaplar:
a-)
b-)
;
Şekil 2.27
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
24
26.09.2025
2.10 Kuvvet Çifti : Kupl
Bir cisim üzerindeki döndürme etkisi eğer, eşit şiddette, zıt yönde ve birbirine paralel iki kuvvetten kaynaklanıyorsa bu kuvvetler bir kupl (kuvvet çifti) oluşturur denir.
Büyük bir vanayı açarken veya kapatırken iki elimizle bir kupl oluştururuz.
Bir kuplun momenti; kuvvetlerin herbirisinin orta noktaya göre momentlerinin toplamıdır.
Örn: Vana yarıçapı r ise kupl momenti:
M = Fr + Fr = 2Fr olur.
Direksiyona kupl uygulamayan dikkatsiz bir şoför..
2. Kuvvet Sistemleri
F
F
r
M
Şekil 2.28
Şekil 2.29
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
25
26.09.2025
Bir kuvvet bir noktadan diğer noktaya momenti ile birlikte taşınır.
Bu şekilde döndürme etkisi de korunmuş olur.
Bir moment, bir noktadan diğer noktaya aynen taşınır.
Çünkü etkisi kaybolmaz.
2.11 Bir kuvvetin bir noktadan diğer noktaya taşınması:
2.12 Bir momentin bir noktadan diğer noktaya taşınması:
B den A’ya taşınan bir kuvvet
B den A’ya taşınan bir moment
Dikkat edilirse taşıma işleminde önemli olan kuvvet veya momentin cisme olan ötelenme veya döndürme etkisinin korunmasıdır.
2. Kuvvet Sistemleri
Şekil 2.30
Şekil 2.31
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
26
26.09.2025
2.13 Kuvvetler Sisteminin İndirgenmesi ve Bileşkeler
2. Kuvvet Sistemleri
(Tüm tekil kuvvetlerin vektörel toplamı)
(Tüm tekil kuvvetlerin indirgenen noktaya göre momentleri + Tekil momentler )
Şekil 2.32
(2.12)
(2.13)
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
27
26.09.2025
Bileşkenin tek başına bir cisme etkisi, bileşenlerin aynı anda uygulandığı etkiye eşit olur.
2. Kuvvet Sistemleri
Şekil 2.33
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
28
26.09.2025
Örnek 2.3:
Şekildeki kuvvetler sistemini O noktasına indirgeyiniz
2. Kuvvet Sistemleri
Çözüm: Sorunun farklı şekilde sorulması: O noktasında aynı etkiyi oluşturacak bir bileşke kuvvet ve bileşke moment bulunuz.
Şekil 2.34
Şekil 2.35
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
29
26.09.2025
Bileşke kuvvet:
Bileşke Moment:
2. Kuvvet Sistemleri
Şekil 2.36
Şekil 2.37
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
30
26.09.2025
2.14 Vida kavramı:
Bir vidayı tornavida ile sıkarken 2 tür hareket ve yükü aynı anda uygularız.
1- Tornavidayı ekseni etrafında çeviririz. (Bu sırada vidaya moment uygulamış oluruz).
2- Aynı zamanda tornavidayı ekseni yönünde bastırırız. (Bu sırada vidaya bastırma kuvveti uygularız.)
Pozitif Kuvvet Vidası (Sıkma)
Negatif Kuvvet Vidası (Sökme)
2. Kuvvet Sistemleri
Şekil 2.38
Şekil 2.39
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
31
26.09.2025
veya
=
a-) Vida Oluşturma Durumunun Tespiti:
Eğer bir kuvvetler sistemi bir noktaya indirgendiği zaman, indirgenen noktadaki bileşke kuvvet ve bileşke moment aynı doğrultu üzerinde ise bunların bir vida oluşturduğu söylenir.
Soru-1: Bileşke kuvvet ve momentin vida oluşturup oluşturmadığını nasıl anlarız?
2. Kuvvet Sistemleri
Eğer her iki bileşke aynı doğrultu üzerinde iken hem de aynı yönde ise pozitif vida; aynı doğrultu üzerinde iken farklı yönlerde ise negatif vida oluştuğu söylenir.
Şekil 2.40
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
32
26.09.2025
b-) Vidaya İndirgenme Durumunun Tespiti:
Soru-2: Buna göre vidaya indirgeme şartı nedir?
Soru-3: M ‘in R’ye dik olup olmadığını nasıl anlarız.?
Cevap: M ve R nin skaler çarpımı sıfır ise birbirlerine diktir. Çünkü skaler çarpımda vektörlerin şiddetleri ve aralarındaki açının kosinüsü çarpılır. Açı 900 olursa kosinüsü sıfır olur (bknz: 1.10). Bu durumda vidaya indirgenemez.
ise birbirlerine diktirler. Vida oluşturmazlar ve Vidaya da indirgenemezler
2. Kuvvet Sistemleri
Bileşke kuvvet ve moment aynı doğrultu üzerinde değilse vida oluşturmazlar demiştik.
Şekil 2.41
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
33
26.09.2025
Özet olarak (Vidaya İndirgeme Durumu 2 Adımla tespit Edilir.)
2. Kuvvet Sistemleri
Ancak vidaya indirgeme ihtimalleri vardır. 2nci Adımda bu kontrol yapılır:
Dik bileşen hesabı:
Şekil 2.42
(2.14)
(2.15)
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
34
26.09.2025
Örnek 2.4 (2006 1vz. End.)
a-) Şekilde görülen kuvvet ve moment sistemini O noktasına indirgeyiniz. (M1 Momenti END düzlemindedir. F1 kuvveti ise CBND düzleminin ortasındaki K noktasından düzlem normali doğrultusunda uygulanmıştır.)
b-) İndirgenen sistemin bir vida teşkil edip etmediğini,
c-) Vida Teşkil etmiyorsa, vidaya indirgenip indirgenemeyeceğini kontrol ediniz.
d-) Vidaya indirgenebiliyorsa, indirgeyiniz.
2. Kuvvet Sistemleri
(Video 2b, örnek 2b.3)
Çözüm:
a-)
Öncelikle tüm kuvvet ve momentlerin vektörel ifadelerini sırasıyla bulmalıyız:
e-) F2 kuvvetinin OB ve OG eksenlerine göre momentlerini hesaplayınız.
Şekil 2.43
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
35
26.09.2025
2. Kuvvet Sistemleri
(-y yönünde olduğundan):
(Sağ El kuralını göre M1 momenti taralı alanın iç normali yönündedir. Bu yöndeki birim vektör):
Şekil 2.44
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
36
26.09.2025
(Bileşke kuvvet):
2. Kuvvet Sistemleri
(Bileşke Moment):
b-) İndirgenen sistemin bir vida teşkil edip etmediğini kontrol edeceğiz:
olduğundan vida teşkil etmez.
Şekil 2.45
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
37
26.09.2025
d-) Vidaya indirgeyelim:
c-) Vidaya indirgenip indirgenemeyeceğini kontrol edelim:
2. Kuvvet Sistemleri
x
y
z
O
Şekil 2.46
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
38
26.09.2025
Soru 2.3
2. Kuvvet Sistemleri
(Video 2b, örnek 2b.2)
Şekil 2.47
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
39
26.09.2025
Soru 2.4(*)
2. Kuvvet Sistemleri
Şekildeki prizmatik elemana uygulanan iki kuvvet ve iki kuvvet çiftinden oluşan sistemi O noktasına indirgeyiniz. İndirgenen sistemin bir vida teşkil edip etmediğini kontrol ediniz. F1=20kN, F2 = 10kN, C1=8kNm (ADC), C2=5kNm (AOD)
Şekil 2.48
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
40
26.09.2025
Şekildeki üç kuvvetten oluşan sistemi,
a-) A noktasına indirgeyiniz.
b-) İndirgenen sistemin bir vida teşkil edip etmediğini kontrol ediniz.
c-) Vida teşkil etmiyor ise vidaya indirgenip indirgenemeyeceğini kontrol ediniz.
d-) Vidaya indirgenebiliyorsa, indirgeyiniz.
2. Kuvvet Sistemleri
Soru 2.5 (*)
Bazı Cevaplar:
a-)
d-)
Şekil 2.49
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
41
26.09.2025
Boş çalışma sayfası
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
42
26.09.2025
Soru 2.6
Cevap:
2. Kuvvet Sistemleri
Şekil 2.50
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
43
26.09.2025
A
Bir tamirci elindeki anahtara şekildeki gibi 50 N kuvvet uyguluyor ve civatayı sıkıyor. Bu kuvvetin A noktasına göre momentini vektörel olarak bulunuz.
2. Kuvvet Sistemleri
Soru 2.7
Şekil 2.51
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
44
26.09.2025
2. Kuvvet Sistemleri
Borulardan oluşturulmuş şekildeki yapıya uygulanan kuvvetleri ve momenti D noktasına indirgeyiniz.
Soru 2.8
Cevap:
Şekil 2.52
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
45
26.09.2025
Şekildeki piramite etki eden ve üç kuvvet ile momentten oluşan sistemi O noktasına indirgeyiniz. Koordinatlar metre cinsinden verilmiştir. C1 momenti BCD düzlemine, C2 momenti ise OAD düzlemine uygulanmıştır.
(F1=F2=50kN, C1=C2=20kNm.)
Soru 2.9
Şekil 2.53
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
46
26.09.2025
2. Kuvvet Sistemleri
Şekildeki elemana uygulanan iki kuvvet ve iki momentten oluşan sistemin O noktasında bir vidaya indirgenebileceğini gösteriniz ve indirgeyiniz.
Cevap:
Soru 2.10
Şekil 2.54
STATİK Ders Notları / Prof.Dr. Mehmet Zor
47
26.09.2025
F1=10kN
F2=5kN
M1=15kNm
F1, F2 kuvvetlerinden ve M1 momentinden oluşan sistemi O noktasında bir vidaya indirgeniz. ( M1 momenti DBHG düzlemindedir.)
Soru 2.11
(Makine Müh. 2015- 1vize)
Cevap:
Vidaya indirgenebilir:
;
2. Kuvvet Sistemleri
Şekil 2.55