FİZİK

5 Oyuncak ve Arka Planda İşleyen Fizik Yasaları

Günümüzün renkli oyuncakları ile karşılaştırıldığında, bir çoğumuzun çocukluğunun klasik oyuncakları bugünün çocuklarına sıkıcı gelebilir. Ama aslında, bu oyuncaklar göründükleri kadar sıradan değillerdir, çoğu önemli fiziksel kavramları bünyesinde barındırır.

Gelin şimdi klasikleşmiş bazı oyuncaklara ve arka planlarında işleyen fizik kurallarına göz atalım…

Topaç

Dünya kültürlerinin çoğunda ve hatta antik arkeolojik kalıntılar arasında bulunan bir oyuncak olan topaç, bazı önemli fiziksel ilkeleri bünyesinde barındırır.

Topacın hareketinin ardında açısal momentum olarak adlandırılan bir güç var. Bu güç dışarıdan müdahale eden bir kuvvet olmadıkça, dönen bir cismin dönmeye devam etmesini sağlıyor.

Topacı çevirip üst kısmına hareket verdiğiniz zaman büyük miktarda güç uygulamış oluyorsunuz ve bu güç açısal momentumu açığa çıkarır.

Topaç, küçük bir nokta üzerinde dengelendiği için, altındaki yüzeyle minimum miktarda sürtünme yaşar ve böylece dönme hareketine uzun süre devam eder.

Topaç hızla dönerken dik durmaya devam eder çünkü uygulanan tork yer-çekimine karsı koyar ve hareketin yönü değişmez. Ama üst kısmı hava direnci nedeniyle yavaşlamaya başladığında yerçekimi etki etmeye başlar, sonunda topacı yavaşlatır, kararsız hale gelir ve topaç yalpalamaya başlar. Bu durum kısa süre içinde yere devrilmesiyle son bulur

Plazma lambaları

Küre şeklinde bir cam içine sıkıştırılmış helyum, neon ve kripton gibi bir takım gazlar bize büyülü bir madde gibi görünür. Bu fikrin babası da Nikola Tesla’dır.

Kürenin içinde bulunan karışım, atmosferin yüzde birinden bile az olacak şekilde düşük bir basınç meydana getirir. Lambanın merkezinde de bir elektrot bulunur. Lamba fişe takıldığında, elektrik akımı bu elektrota ulaşıp buradan da küreyi dolduran gazlara yayılıyor. Akım, atomları iyonize ederek elektriksel bir yük verir ve aynı anda ışık yanıp sönmelerine neden olur. Bu iyonize olmuş gaz plazma olarak adlandırılır.

O esnada elektronlar da birbirlerini iterek merkezden mümkün olduğunca uzağa hareket etme eğiliminde oldukları için biz plazma içinde dışa doğru oluşan bu hareketi gözlemleyebiliriz.

Lamba çalışır durumdayken elinizi kürenin dı­şına değdirdiğiniz anda merkezi elektrot ile cam küre arasında bulunan elektrik alanını değişir, bu elektronların hareketini güçlendirir ve elinize doğru hareket etmelerini sağlar.

Slinky oyuncağı ( Stres Yayı)

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.

Stres yayı ile ilgili ilginç bir durum yayı elinizden bıraktığınız zaman gerçekleşir. 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.

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.

İzlemek isterseniz

Newton Beşiği

Genelde ofislerde rastladığımız bu oyuncağın çalışmasının ardında ener­jinin korunumu yasası var. Bu yasa belli bir enerjinin yoktan var olamayacağını ve varsa ortadan kaybolmayacağım söyler. Ama enerji türü dönüşüp değişime uğrayabilir.

 İlk topu kaldırdığınızda, ona enerji vermiş olursunuz ve top diğer topa doğru gittiğinde, bu enerji kinetik enerjiye ve hıza dönüşür. İlk top ikinci topa çarptığında, momentumu ikinciye geçer; sonra üçüncü, dördüncü ve en sonuncu topa kadar ulaşır.

Tüm bu işlem o kadar hızlı olur ki, biz ortadaki üç topu hareketsiz olarak görürüz.

Kağıt Uçak

Kağıt uçaklar aerodinamik yasalarının nasıl çalıştığını öğrenmemizi sağlar. Bir uçak, kağıttan ya da metalden yapılmasına aldırmaksızın aynı ilkele­re bağlı kalarak uçar ve bunun için olmazsa olmaz iki şeye ihtiyacı vardın havalanabilme ve denge.

Kanatlar uçağın kalkıştan sonra dengeli bir şekilde uçabilmesini sağlar. Bu sırada yerçekimini yenmeye yetecek oranda bir yükselme gücü oluşur. Bu durum sürdükçe uçağın dengesi bozulmaz ancak hızı düşerse yerçekimi baskın gelir ve uçak düşer.

Daha fazla bilgi için: En İyi Kağıt Uçak Nasıl Yapılır?

Kaynak:

https://www.livescience.com/33614-the-cool-physics-of-7-toys.html

https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/makale/stres-yayi-yercekimine-meydan-okuyor

Matematiksel

Paylaşmak Güzeldir

Sibel Çağlar

Kadıköy Anadolu Lisesi, Marmara Üniversitesi, ardından uzun süre özel sektörde matematik öğretmenliği, eğitim koordinatörlüğü diye uzar gider özgeçmişim… Önemli olan katedilen değil, biriktirdiklerimiz ve aktarabildiklerimizdir bizden sonra gelenlere... Eğitim sisteminin içinde bulunduğu çıkmazı yıllarca iliklerimde hissettikten sonra, peki ama ne yapabilirim düşüncesiyle bu web sitesini kurmaya karar verdim. Amacım bilime ilgiyi arttırmak, bilimin özellikle matematiğin zihin açıcı yönünü açığa koymaktı. Yolumuz daha uzun ve zorlu ancak en azından deniyoruz.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Kapalı