Skip to content Skip to navigation

Stres Yayı Yerçekimine Meydan Okuyor

Dr. Tuba Sarıgül
29/09/2016 - 17:18

Stres yayı sarmal yay şeklinde bir oyuncak. Merdiven basamaklarından inmesi en dikkat çekici “numaralarından”. Aslında çok ilginç bir özelliği daha var.

Stres yayını bir ucundan tutun ve diğer ucunu havada serbest bırakın. Yayın aşağı ve yukarı doğru salınarak uzadığını ve bir süre sonra hareketsiz kaldığını göreceksiniz. Peki, elinizde tuttuğunuz ucu bırakırsanız ne olur?

Olası birkaç senaryo aklınıza gelebilir. Örneğin stres yayının;

· alt ve üst kısımları aynı anda düşmeye başlayabilir,

· ilk olarak üst kısmı düşmeye başlayabilir ve yay tam olarak kapandıktan sonra stres yayı bütün olarak aşağı doğru hareket etmeye devam edebilir,

· ilk olarak alt kısmı düşmeye başlayabilir,

· alt kısmı yukarı doğru, üst kısmı aşağı doğru hareket edip yay kapanabilir ve sonra bütün olarak düşmeye başlayabilir.

 

 

Ne olacağını anlamak için evde bir deneme yapabilirsiniz. Ancak stres yayı çok hızlı bir şekilde hareket ettiğinden, düşerken tam olarak ne olduğunu fark edemeyebilirsiniz. Bu yüzden ağır çekim yapabilen bir kamera kullanarak kaydedilen bu video size yardımcı olabilir. Videoda düşme sürecinde stres yayının üst kısmının aşağı doğru hareket etmeye başladığını, bu sırada alt kısmının bir süre havada asılı kaldığını, yay tam olarak kapandıktan sonra ise bütün olarak aşağı doğru düştüğünü görebilirsiniz.

Stres yayı isminden de anlaşılacağı gibi bir tür yay. Kapalı haldeki stres yayını açmak için bir kuvvet uygulamak gerekir. Stres yayı bir ucundan tutulup serbest bırakıldığında yayın ağırlığının etkisiyle gerilerek uzar. Ne kadar uzayacağı kütleçekim kuvvetinin büyüklüğüne bağlıdır. Stres yayı havada asılı haldeyken yaya etki eden yerçekimi kuvveti ile gerilme kuvveti birbirini dengeler.

Bu olgunun nedenini açıklamaya yönelik çeşitli görüşler var. Bu açıklamalardan biri şu: Stres yayı çok sayıda yay sarmalının bir araya gelmesiyle oluşan bir sistem. Dolayısıyla her bir sarmala etki eden kütleçekim kuvveti birbirine eşit değil. En üstteki yay sarmalı aşağı doğru en fazla çekilen sarmal. Çünkü hem en üstteki yay sarmalının hemen altındaki yay sarmalının uyguladığı gerilme kuvveti hem de stres yayının tamamının ağırlığı bu sarmala etki ediyor. Böylece stres yayı üstten alta doğru sırayla kapanarak düşmeye başlıyor. Bu sırada alt kısma etki eden kütleçekim kuvveti ile gerilme kuvveti birbirini dengelemeye devam ettiği için alt kısım bir süre havada asılı kalıyor. Yay tamamen kapandıktan sonra ise stres yayı bütün olarak düşmeye başlıyor.

Stres yayı serbest bırakıldıktan sonra havada asılı kalma süresi yayın toplam kütlesi ve sertliğiyle ilişkili. Bu nedenle her yayın havada belli bir asılı kalma süresi var. Ancak bu ilginç olguyla ilgili dikkat çekici bir durum daha var. Aynı stres yayını kütleçekimi Dünya’nınkinden farklı bir gökcisminde, örneğin Jüpiter’de ya da Ay’da serbest bıraksaydık yayın havada asılı kalma süresi değişmezdi. Çünkü Jüpiter’de yaya etki eden kütleçekim kuvveti daha büyük olduğundan, yayın bir ucunu serbest bıraktığımızda yay daha fazla uzayacaktır. Yayın daha fazla uzadığı durumda yayda depolanan gerilme enerjisi de daha büyük olacağı için, yayı serbest bıraktığımızda havada asılı kalma süresi değişmeyecektir.

Kaynaklar:

· http://large.stanford.edu/courses/2007/ph210/kolkowitz1/

· Cross, R. C., Wheatland, M. S., “Modeling a falling slinky”, American Journal of Physics, Cilt 80, Sayı 12, s. 1051-1060, 2012.

İlgili İçerikler

Fizik

James Watt’ın buhar motorunu keşfetmesi Sanayi Devrimi’nin başlangıcı olarak kabul edilir. James Watt, buhar motorunu madenlerde ortaya çıkan suyun dışarı pompalanması için etkili bir yöntem ararken geliştirdi. İlk yazımızda Arşimet, 12. yüzyılda yaşayan el-Cezeri ve 16. yüzyılda yaşayan Takiyüddin’in suyun yukarı taşınması için geliştirdikleri düzenekleri anlatmıştık.

Fizik

Uluslararası bir araştırma grubu, araçların arka kısımlarına hava püskürten cihazlar yerleştirerek hava sürtünmesini azaltmayı başardı. Dr. Ruiying Li ve arkadaşları tarafından yapılan araştırmanın sonuçları Physical Review Fluids’te yayımlandı.

Fizik

Bu etkinliğimizde maliyeti uygun malzemelerden güneş enerjisi ile çalışan bir yel değirmeni düzeneği tasarlayarak enerji dönüşümünü gözlemleyeceğiz.

Fizik

Zürih Federal Teknoloji Enstitüsü ve Zürih Üniversitesinde çalışan bir grup araştırmacı, aşırı derecede düşük sıcaklıklara soğutulduğunda bile suyun donmasını engelleyen bir yöntem geliştirdi. 

Fizik

Nano ölçekteki malzemelerin özelliklerinin anlaşılması için gerçekleştirdiği uluslararası düzeyde üstün nitelikli çalışmalarıyla 2018 yılı TÜBİTAK Teşvik Ödülü’ne layık görülen Doç. Dr. Hasan Şahin ile bir söyleşi gerçekleştirdik.

Fizik

Gözümüz karanlık veya aydınlık ortamlarda, nesnelerin çok uzakta ya da çok yakında olduğu durumlarda net görüntüler oluşturabiliyor. Etkileyici fotoğraflar çekebilmek içinse fotoğraf makinesinde doğru ayarların yapılması gerekiyor. Gelin, görüntü oluşturma özelliğine sahip olan insan gözü ile fotoğraf makinesini karşılaştıralım.

Fizik

İletken, yüksüz iki levhanın birbirine paralel biçimde boşlukta konumlandırıldığını düşünelim. Klasik elektromanyetik kuram levhalara net bir elektriksel kuvvet etki etmeyeceğini söyler. Ancak gerçekte durum çok daha farklıdır. 

Fizik

Günümüzde sıcaklığı ölçmek hayli kolay. Peki, geçmişte insanlar sıcaklığı nasıl tanımlamıştı ve sıcaklığı nasıl ölçmüşlerdi? Gelin, termometrenin tarihî yolculuğuna birlikte göz atalım.

Fizik

Deneyler köşesinin yeni etkinliğinde, nişasta ve su kullanarak hazırladığımız oobleck ile üzerine kuvvet uygulandığında akışkanlığı değişen yani bazen sıvı bazen de katı gibi davranan maddelerin özelliklerini inceliyoruz.

Fizik

Bir önceki yazımızda kuantum bilgisayarlardan bahsetmiştik. Bu yazımızda ise kuatum bilgisayarlarda bilginin kodlandığı ve işlendiği temel birimler olan kübitlere değineceğiz.