FİZİK DENEYLERİ
Dr. Selçuk ALSAN IRLIK MERKEZİ
Bir cetveli veya oklavayı şekilde görüldüğü e parmaklarınız üzerinde tutunuz ve sonra laklarınızı birbirine yaklaştırın, parmakları-daima ağırlık merkezinde birleşecek ve cet-dengede kalacaktır, işin garibi şudur: cetvel ıda parmaklarınızı nereye koyarsanız koyun unda parmaklarınızı yine ağırlık merkezinde îşir, çünkü parmağınız ağırlık merkezine laştıkça üzerindeki basınç ve dolayısı ile :ünme daha artar, sürtünme arttıkça da hız aşlar. Bu nedenle parmaklarınız ağırlık merinden değişik uzaklıkta ise, yakın parmak a yavaş, uzak parmak ise daha hızlı kayarak ■lık merkezine yaklaşır. Aynı deneyi saplı süpürge ile tekrarlayın. Süpürgeyi ağırlık rkezinden ikiye bölüp tartsak acaba ağırlık rkezinin solundaki ve sağındaki bölümler t ağırlıkta mı, farklı ağırlıkta mı olur? Tabii süpürgenin olduğu taraf ağır gelir, çünkü dırac kolu o tarafta daha kısadır.
OPAÇTAN ALINACAK DERS
Bir topaç alıp masanın üzerinde dik durdur-ava çalışın, tabii bu olası değildir, topaç dev-
T
Topacın her noktasındaki dairesel hareketin hızı o denli büyüktür kİ, eksenin eğilmesi bile düşmeye neden olmaz. Şapkayı havaya döndürerek atarsanız kolaylıkla kenarından yakalayabilirsiniz.
devrilir. Acaba dönen topacın devrilmesini önleyen nedir, hiç düşündünüz mü? Şekildeki topacı devirmeye çalıştığınızı düşünelim. Topacın her noktasında dairesel hareketin hızı o denli büyüktür ki, eksenin eğilmesi sonucu A seg-mentinin yukarı, B segmentinin aşağı gitme hızı bunun yanında hiç kalır ve topacın hareketi hemen hemen değişmez, topaç adeta inatla ilk ekseni etrafında dönmeye devam eder. Topaç ne kadar ağır ve ne kadar hızlı ise devrilmeye o kadar karşı koyar. Bunun açıklanması fizikde eylemsizlik (Inertia) kuralı ile ilgilidir. Topacın her atomu dönme eksenine dik bir düzlem üzerinde dairesel bir hareket yapar. Eylemsizlik yasası gereğince her atom dairesel yörüngesini bırakarak yörüngesine teğet bir doğru üzerinde ilerlemek ister. Teğet ve yörünge, eksene dik aynı düzlem üzerinde olduklarından, yörüngeden teğete kaçmak isteyen her nokta bu düzlemde kalmaya çalışır. Bir diğer deyişle topacın dönme eksenine dik her düzlem uzpvdaki durumunu aynen devam ettirmek ister. Düzlemlerin uzay durumlarını korumak istemeleri o düzlemlerin hepsine dik olan dönme ekseninin de doğrultusunu korumasına yol açar. Böylece topaç bize fiziğin en önemli kurallarından birini öğretir: dönen cisimler dönme ekseninin doğrultusunu aynen korurlar. Gemilerin ve uçakların hep avnı rotada kaimesini sağlamak üzere onlara çok hızlı dönen ağır tekerl
hedefinden sapmaz. Uzaya fırlatılan uydu ve füzelerde de jiroskoplar kullanılmaktadır. Yeri gelmişken belirtelim ki havaya bir sürü tabak, şapka, çubuk vb. atıp da bunları yere düşürmeden tutan hokkabazlar da jıroskop kuralını kullanmakta, cisimleri döndürerek fırlatmaktadırlar. Dönen bir cisim havaya atıldığı zamanki eksenini ve durumunu koruyacağından yakalanması çok daha kolay olur. Şapkanızı havaya fırlatırsanız döndürerek fırlatın ki yine kenarından yakalayabilesiniz. (Şekle bkz.)
Kristof Kolomb’un dibini kırarak yumurtayı dik durdurduğu söylenir. Aslında bu çözüm olamaz, çünkü kırık yumurtanın biçimi değişmiştir ve artık yumurta değildir. Doğru çözüm yumurtayı topaç gibi çevirmektir, topaç nasıl devrilmeden dik duruyorsa yumurta da öyle dik durur. Ancak yumurtanın pişmiş olması gerekir, çiğ yumurtanın içindeki sıvı fren etkisi yaparak dönmeyi engeller. Kolomb da sofradan pişmiş bir yumurta alarak kırmıştı, bu bakımdan “ama pişmiş yumurtayı çeviriyorsun” itirazı geçerli olamaz.
YERÇEKİMİ YOK EDİLEBİLİR
“Döndürülen kova başaşağı olsa bile içindeki su dökülmez. Dönme hareketi bunu önler”. 2000 yıl önce böyle diyordu Aristo, içi su dolu bir kovayı şekilde görüldüğü gibi çevirirseniz su gerçekten dökülmez. Acaba neden? Bu soruya birçok kimse “merkezkaç (santrifüj) kuvveti nedeniyle” diye yanıt vermekte, kovadaki su yerçekimini aşan bir kuvvetle merkezden uzağa itiliyor sanmaktadır. Bu yanlıştır, burada böyle bir “kuvvet” yoktur. Suyun dökülmeyişi eylemsizlik (inertia) nedeniyledir, eylemsizlik ise devam etmek için bir kuvvet gerektirmez. Fizikçiler için merkezkaç kuvveti tamamen farklı bir anlam taşır, merkezkaç kuvveti bir merkez etrafında dönen cismin kendisinde doğmaz, dönen cismin dairesel bir yörünge üstünde kalmasını sağlayan, yani cismin da’resel Yörüngeden ayrılarak doğrusal harekete baş-Inrmsını engelleyen cislmler-do doğar, ör-
K
bağlı ipi gerer, ofirl raylım zorlar vb.
Acaba bu kovada bir delik açsayılık hu hangi yönde akardı? Eğer yerçekimi olmasaydı su, eylemsizlik nedeni ile AB dairesine teğet AK doğrultusunda fışkırırdı; fakat yerçekimi no deniyle su AP parabolünü çizecektir. Demek kİ kovadaki su kovanın ağzına doğru değil, kova nın yanına doğru akmak istemektedir, işte su bunun için aşağı akmaz. Kovayı ağzı sağa bakacak şekilde 90’ çevirdiğimizi düşünün, o /a man içindeki su hemen dışarı akardı. Acaba suyun dökülmemesi için kovanın dönme hızı ne olmalı?
Yörünge yarıçapı R ve çevresel hız V ise merkezkaç ivmesi W = V2/R’dir. Yerçekimi iv mesi g = 9.8 m/saniye2 olduğundan V2/R > <nı olmalıdır. R = 70 cm. ise V X 2.6 m/sanlyo bulunur. Bu hızı elde etmek için saniyede I ’ı döndürme yapmalıyız, bu olasıdır. Teknolojide erimiş metallerin içindeki gaz kabarcıklarını çıkarmak için kullanılan santrifüjal dökiim yön temi burada anlattığımız temellere dayanır. Çev rilen bir kabın içindeki erimiş metaller özgiil ağırlıklarına göre tabakalaşırken gazlar kalıbın ortasındaki kanaldan dışarı çıkar. Bu yöntem kalıba döküm yapmaktan daha ucuzdur ve İyi cins metal verir.
ŞEYTAN SALINCAĞI
Bazı eğlence yerlerinde böyle garip bir •..! Iıncak vardır. Şekilde görülen salıncağa iki klıjl oturur, bir yardımcı gelip salıncağı sallamaya başlar ve sonra odadan çıkar Salıncak gldemk yükselir ve sonunda tam daireler çizmeye h.n lar, salıncaktakiler kendilerini havada haşaıan’u hissederler ve düşmemek için sımsıkı koltuMa rina yapışırlar. Sonra salıncak giderek ynvırılaı ve nihayet durur. Şimdi buna neden Şeytan Sa lıncE’ğı dendiğini söyleyelim: Gerçekte ; alım ak ve salıncakdakiler yerinden kıpırdamamıştı! !’.,ı dece salıncağın içinde bulunduğu oda salınca ğın etrafında döndürülmüştür Burada hareke
tin no kadar göreceli oldu ğıı görülmekti! dir Galiln’yfi gelene kadaı İnsanların Diln yayı duruyor Giinos’l hare ket ediyor sıın maları da bıı na bon/or, (a kut bunun kar vatı bir yaııılg
