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

Bu etkinliğimizde maliyeti uygun malzemeler kullanarak sabit makaralar, kaldıraç ve tekerleklerden oluşan ve bir bileşik makine olan “lastik tekerlekli vinç” düzeneği tasarlayacağız.

Fizik

Deneyler köşesinin bu etkinliğinde basit bir kondansatör tasarlayıp birçok elektrik devresinde kullanılan bu elektronik devre elemanının çalışma prensibini öğreniyoruz.

Fizik

Yenilenebilir enerji kaynaklarının başında güneş enerjisi geliyor. Ancak güneş ışığından aldığı enerjiyi elektriğe dönüştüren geleneksel fotovoltaik gözeler sadece gündüzleri çalışıyor. Gündüzleri elde edilen enerjiyi geceleri kullanabilmek içinse başka enerji biçimlerine dönüştürüp depolamak gerekiyor.

Fizik

Fren pedalına hafif bir dokunmayla, yüklü bir kamyonun nasıl durduğunu öğrenmek ister misiniz? Sürücü tarafından fren pedalına uygulanan kuvvet, fren hidroliği tarafından balatalara iletilir. Balatalar da tekerleklerle bağlantılı fren disklerini sıkıştırarak aracın yavaşlamasını ve durmasını sağlar.

Fizik

Yarasalar ilgi çekici bir özelliğe sahip: Ses dalgalarını kullanarak tamamen karanlık bir ortamda çevrelerindeki nesnelerin yerini belirleyebiliyorlar. Görme engelli bazı insanların da bu özelliğe sahip olduğu biliniyor.

Fizik

Tasarla ve Yap köşesinin bu etkinliğinde maliyeti uygun malzemeler kullanarak elektrik enerjisi elde edip enerjiyi ışık, hareket ve ses enerjisine dönüştüren bir düzenek tasarlayacağız.

Fizik

Su, elektrik enerjisi kullanılmadan bulunduğu yerden daha yükseğe nasıl taşınabilir? Arşimet bu sorunu milattan önce üçüncü yüzyılda icat ettiği Arşimet vidası ile çözmüştü. Deneyler köşesinin bu etkinliğinde, Arşimet vidası tasarlayarak suyu yukarı taşımak amacıyla kullanılabilecek bir pompa yapıyoruz.

Fizik

Bilim Genç olarak ODTÜ Saçılmalı Demet Hattı ve İVME-R’de yürütülen çalışmalarla ilgili ODTÜ Fizik Bölümü Öğretim Üyesi ve İVME-R Müdürü Prof. Dr. Bilge Demirköz ile bir söyleşi gerçekleştirdik.

Fizik

Bundan yüzyıllar önce Dünya’nın kendi etrafında dönüp dönmediği, ayrıca Dünya’nın mı Güneş’in etrafında yoksa Güneş’in mi Dünya’nın etrafında dolandığı bilim insanları arasındaki en hararetli tartışma konularından biriydi. 

Fizik

Rice Üniversitesinde Prof. Dr. James M. Tour önderliğinde çalışmalar yapan bir grup araştırmacı, karbon içeren atıklardan grafen üretmeye imkân veren bir yöntem geliştirdi. Araştırma ile ilgili makale Nature’da yayımlandı.