Fizik-Kimya-Matematik
Namdar Gürsönmez
09/03/2020 - 19:36

Hidrolik Fren Sistemi Tasarlayalım

Yaş:
13
Zorluk:
Zor

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.

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/hidrolik_fren_sistemi_calisma_mekanizmasi.png

Hidrolik fren sisteminin çalışma ilkesi, basıncın ve dolaysıyla kuvvetin bir sıvı yoluyla aktarılmasına dayanır. Sıvıların bu özelliğini Fransız bilim insanı Blaise Pascal bir yasayla belirtmiştir. Pascal yasasına göre, kapalı bir kaptaki sıvının herhangi bir noktasına uygulanan basınç, sıvı tarafından kabın iç yüzeyinin her noktasına aynı büyüklükte iletilir.

Tasarla ve Yap köşesinin bu etkinliğinde maliyeti uygun malzemeler ile bir hidrolik fren düzeneği tasarlıyoruz.

 

Nelere İhtiyacımız Var?

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/hidrolik_fren_sistemi_tasarlayalim_etkinlik_malzemeleri.jpg

  • 1 adet 9 cm x 36 cm boyutlarında duralit
  • 2 adet 1,5 cm x 1,5 cm x 4,5 cm boyutlarında tahta (Tahtaların uç kısmına yakın bir noktada 3 mm çapında, matkap veya tornavida ile açılmış delik olmalı.)
  • 1 adet 1,5 cm x 1,5 cm x 5,5 cm boyutlarında tahta (Tahtanın uç kısmına yakın bir noktada 3 mm çapında, matkap veya tornavida ile açılmış delik olmalı.)
  • 1 adet 1,5 cm x 1,5 cm x 7 cm boyutlarında tahta (Tahtanın uç kısmına yakın bir noktada 3 mm çapında, matkap veya tornavida ile açılmış delik olmalı, diğer ucu ise 45° olacak biçimde testere ile kesilmiş olmalı.)
  • 2 adet plastik enjektör (5 ml)
  • 1 adet mini DC motor
  • Şeffaf hortum (15 cm)
  • 3 adet 2,5 cm uzunluğunda vida
  • 2 adet 0,5 cm uzunluğunda vida
  • 1 adet 1,5 cm uzunluğunda vida
  • 4 adet plastik kablo bağı (plastik kelepçe)
  • 1 adet 4,5 cm çapında, 4 mm kalınlığında sert plastik (Merkezinde 2 mm çapında matkap ile açılmış delik olmalı.)
  • 1 adet 3,5 cm çapında plastik tekerlek
  • 1 adet mini anahtar
  • 1 adet ikili pil yatağı
  • 2 adet 1,5 V’luk kalem pil
  • İletken kablo
  • 1 adet 3 cm uzunluğunda metal mil
  • 3 adet etiket (ok işareti)
  • Makas
  • Testere
  • Tornavida
  • Cetvel
  • Kalem
  • Silikon tabancası ve silikon
  • Matkap
  • Gıda boyası

 

Uyarı:

Kesici ve delici aletler dikkatli kullanılmalıdır.
Silikon tabancasını kullanırken dikkatli olunmalıdır.

 

Ne Yapıyoruz?

. Cetvel ve kalem ile duralitin üzerinde tahtaları yerleştireceğimiz dört adet yer belirleyelim. Belirlediğimiz yerleri tornavidayı kullanarak delelim ve tahtaları görseldeki gibi 2,5 cm uzunluğunda vidaları ve 1,5 cm uzunluğundaki vidayı kullanarak duralite sabitleyelim.

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/hidrolik_fren_sistemi_tasarlayalim_1.1.jpg

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/hidrolik_fren_sistemi_tasarlayalim_1.2.jpg

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/hidrolik_fren_sistemi_tasarlayalim_1.3.jpg

 

. Disk görevini görecek sert plastiği DC motorun miline takalım. 3 cm uzunluğundaki metal mili ise plastik tekerleğe takalım.

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/hidrolik_fren_sistemi_tasarlayalim_2.1.jpg

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/hidrolik_fren_sistemi_tasarlayalim_2.2.jpg

 

. Plastik tekerlekteki metal mili 5,5 cm uzunluğundaki tahtada bulunan deliğe yerleştirelim. DC motoru, silikon ve plastik kablo bağını kullanarak 4,5 cm uzunluğundaki tahtanın üstüne sabitleyelim.

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/hidrolik_fren_sistemi_tasarlayalim_3.1.jpg

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/hidrolik_fren_sistemi_tasarlayalim_3.2.jpg

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/hidrolik_fren_sistemi_tasarlayalim_3.3.jpg

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/hidrolik_fren_sistemi_tasarlayalim_3.4.jpg

 

. Tornavida ve 0,5 cm uzunluğundaki vidaları kullanarak anahtarı duralite sabitleyelim. Aynı şekilde silikonu kullanarak ikili pil yatağını duralite sabitleyelim. Görseldeki gibi iletken kablolar ile DC motor, anahtar ve ikili pil yatağı arasındaki bağlantıları yapalım. Kırmızı iletken kabloyu motorun (+) kutbuna, siyah iletken kabloyu motorun (-) kutbuna bağlayalım.

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/hidrolik_fren_sistemi_tasarlayalim_4.1.jpg

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/hidrolik_fren_sistemi_tasarlayalim_4.2.jpg

 

. Bir miktar suyu gıda boyası ile renklendirelim ve enjektörlerden birini renklendirilmiş su ile dolduralım. Şeffaf hortumu görseldeki gibi enjektörlerin ucuna takalım.

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/hidrolik_fren_sistemi_tasarlayalim_5.1.jpg

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/hidrolik_fren_sistemi_tasarlayalim_5.2.jpg

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/hidrolik_fren_sistemi_tasarlayalim_5.3.jpg

 

. Enjektörleri silikon ve kablo bağları ile görseldeki gibi tahtalara sabitleyelim. Ok işaretli etiketleri duralite yapıştıralım ve pilleri pil yatağına yerleştirelim.

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/hidrolik_fren_sistemi_tasarlayalim_6.1.jpg

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/hidrolik_fren_sistemi_tasarlayalim_6.2.jpg

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/hidrolik_fren_sistemi_tasarlayalim_6.3.jpg

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/hidrolik_fren_sistemi_tasarlayalim_6.4.jpg

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/hidrolik_fren_sistemi_tasarlayalim_6.5_.jpg

 

Düzeneğimiz artık hazır. Anahtarı kapalı konuma getirdikten sonra enjektörün pistonunu itelim ve neler olduğunu gözlemleyelim.

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/hidrolik_fren_sistemi_tasarlayalim_7.1.jpg

 

Ne Oldu?

Düzeneğimizdeki anahtarı kapalı konuma getirdiğimizde pilde depolanan kimyasal enerji elektik enerjisine dönüşür. İletken kablolar ile DC motora iletilen elektrik enerjisi, motor miline bağlı diskin hızla dönmesini sağlar. 

Enjektörün pistonuna uyguladığımız basınç, Pascal yasası doğrultusunda sıvının temas ettiği bütün noktalara aynen iletildiği için, ikinci enjektörün pistonunda bir kuvvet oluşturur. Böylece piston diski sıkıştırmaya ve yavaşlatmaya başlar. Bir süre sonra diske bağlı tekerleklerin hareketi tamamen durur.

 

 

Kaynak:
  • Komisyon, 7. Sınıf Fen ve Teknoloji Ders Kitabı, Millî Eğitim Bakanlığı Yayınevi, Ankara, 2002.

 

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?