fbpx
Bizi Takip Edin

Fizik

Kuvvetin Hız Sınırı

Yayınlandı

üzerinde

Kuvvet ( F ), okul hayatı boyunca öğrencilere sürekli okutulan, temel fizik derslerinin vazgeçilmez unsurudur. Tahtada, kare şeklinde bir cisme oklar ile çizilen, sürekli zavallı cismi itip kakan, karşımıza sadece vektörel bir değer olarak çıkan kuvveti hiç pratik olarak düşündünüz mü? Gerçek hayatta, ittiğiniz bir kapı, çektiğiniz bir sandalye, üzerine bastığınız bir klavye tuşu, hepsi kuvvete maruz kalıyor. Cisimlere, direkt kas kuvvetimizi iletiyoruz…pekala, etrafta “Işık hızı, hız limitidir.” diye dolaşıyoruz da, hiç düşündük mü, kuvvetin hız sınırı var mıdır?

Fiziksel olarak kuvvet iletimini irdelemeden öncesinde, muazzam bir enerji dönüşüm harmonisinden bahsettiğimizin farkına varmalıyız. Daha spesifik düşünerek, ağır bir bloğu ittiğinizi varsayarak işe başlayabiliriz. İlk olarak beyninizin içerisinde birsürü nöro-kimyasal tepkime ve kompleks bağlarla, karşınızdaki bloğu neden itmek istediğinize karar veriyorsunuz. Beyin, herhangi bir sorun yoksa eğer, nedensellik temelli çalışmaktadır. Bu yüzden, bloğu amaçsız bir şekilde itmek, “anlamsız” karşılanır. Buna karar verdikten sonra, beyninizin birincil motor korteksi, omuriliğe direkt bağlı sinir patikasını elektrikle yükleyerek, gövdenizdeki kaslara işaret verir. Bir bacağınızı arkaya atar, diğerini önde kırar ve ellerinizi bloğa dayarsınız. Bu esnada vücudunuzda olanlar, enerji dönüşümünün harika örneklerinden biridir. Vücudumuzda elektro-kimyasal iletimlerin, fiziksel kuvvete dönüşmesini sağlayan, harika bir mekanizma çalışmaktadır. Bu da, kabaca elektriğin itiş, çekiş gibi kuvvetlere dönüşümü varsayılabilir.
Ellerinizden, bloğa sarfedilen itiş kuvveti sayesinde blok, “aniden” hareket ediyor gibi gözüküyor. Blok, kuvvetle eş zamanlı tepki gösteriyor gibi. Sanki, kuvvet onu hareket ettirebilecek seviyeye geldiğinde, durup dururken ivmeleniyor…mu? Herhangi bir cimi hareket ettirmek istediğimizde, ettiriyoruz. Okulda da, bize hiç kuvvetin hız sınırı veya nasıl işlediği hakkında bir şey söylenmedi, nereden bileceğiz? Elimizde gözlem yapabileceğimiz bir durum da yok…o zaman mantık yürütelim. İlk olarak, kuvvetin neden bir “hız sınırına” ihtiyacı olduğunu düşünelim. Kuvvet, informasyon içeren parçacıklar arası etkileşimlerden meydana gelmektedir. Çok detayla düşünürsek eğer, parçacıklar informasyon içerirler. Kütleleri vardır ve kütleli her olgunun da, hıza karşı direnci. Yani, kuvveti ileten parçacıklar arası mesafe olması, bu parçacıkların ani bir şekilde etkileşime geçmesini engellemektedir. Cisim bir bütün olmadığı üzere, parçacık temelli düşünmeliyiz. Ses kavramının ne olduğunu biliyoruz, ses basit olarak parçacıkların titreşmesidir. Parçacıklar titreşerek kulağımızda belli kimyevi-elektriksel kombinasyonlara ulaşıp anlam kazanırlar. Bizi ilgilendiren kısım şu an, sesin doğası. Ses, parçacıkların birbiri ile etkileşime geçmesi sonucu yayılır. Bir parçacık titreşir, bu titreşimi diğerine aktarır, bu sayede ses dağılır. Ses, katıda daha hızlı ilerler, zira katı çok daha yoğundur. Kafanızda bazı şimşeklerin çaktığını hissedebiliyorum, evet kuvvet de aynı şekilde iletiliyor. Bloğun bir yüzeyini ittirdiğinizde, elinizdeki itme enerjisi, hemen temasındaki parçacıkları hareket ettiriyor ve, o parçacıklar bir diğer parçacığı, o parçacık, bir diğerini, o diğeri, diğerini…kuvvet bu sayede iletilmiş oluyor. Kuvvetin nasıl iletildiğini aşağı yukarı çözdük, peki, ortalama bir hız sınırı? Cevabı tahmin edebilirsiniz, kuvvetin hız sınırı katılarda ses hızı kadardır. Fakat, her cisim için sabit bir kuvvet sınırı yoktur. Cismin, yoğunluğuna bağlı bir sınırımız bulunmaktadır. Bir cisim ne kadar yoğunsa, kuvvet iletimi o kadar hızlıdır, yani o kadar kolay itilebilir, çekilebilir.
Bu yoğunluk dinamiğini en uygun şekilde anlamanız için, bir kilo demir ve bir kilo pamuk aldığımızı farzedelim. Bittabi aralarında mükemmel bir hacim ve yoğunluk farkı bulunacaktır. Bir kilo demiri, iterken sorun yaşamazsınız. Yoğunluğu sayesinde kuvvet parçacıklar arasında hızlı bir iletime sahip olur. Fakat pamuk yığınını itmek o kadar kolay olmayacaktır. Yığını bir taraftan ittiğinizde, eliniz yığının içerisine göçecektir. Zira, pamuğun yoğunluğu daha az olduğu üzere kuvvet iletimi beklenildiği kadar sürekli gerçekleşmez. Demir, düzenli bir dizilime sahipken, pamuk daha rastgele bir dizilime sahiptir. Bu yüzden uyguladığınız kuvvet, yığının her tarafına eşit dağılamaz. Pekala, kuvvet bir ses midir? Ne de olsa, bir ses gibi cisim içerisinde yayılıyor, bir parçacık diğerine, bir diğer parçacık diğerine yükleniyor. Bu sorunun cevabı, aslına bakarsak hayır, ses bir enerjidir, kuvveti vardır. Kuvvet, bir cisimde şekil deformasyonuna, ivmeye, durmaya sebep olan etkidir. Enerji sayesinde gerçekleşir. İlk örneğimizde, kasların belli biyolojik dönüşümler sayesinde açığa çıkardığı enerji kaynaklıdır. Bir itiş kuvveti yaratılır ve bu kuvvet, parçacıktan parçacığa iletilir. Ses, itiş kuvvetinin ani ve kuvvetli gerçekleşmesiyle de meydana gelebilir. Bir cisme yumruk atıldığı zaman, cismin parçacıkları çok hızlı yayılır, çevresindeki havayı da titreştirir ve kulağımıza ses olarak yansır. Akabinde, yumruğu sürekli ittirirsek de cisim hareket eder yahut deforme olur, hatta hareket ediyorsa, hareketini durdurabilir. Aynı zamanda, ses ile de cisimlerde deformasyona hatta harekete sebep olabileceğimizi biliyoruz. Ses, kombine titreşimlerdir ve bu titreşimler harekete, deformasyona ve ısı artımına neden olabilir. Yani, ses de bir çeşit kuvvet uygulayabilir.

Kuvvetin ikileme düşüren, yarı soyut doğasına bir göz atma şansı yakaladık. Sese, enerji dönüşümlerine bir göz gezdirdik ve öğrendik ki, kuvvetin de bir hız sınırı bulunuyormuş. Kabaca, katılarda ses hız sınırına eşit bir değer.

Reklam Alanı
Yorum için tıklayın

Yanıtla

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Fizik

Araştırmacılar Negatif Yerçekiminin Kaynağını Buldu

Yayınlandı

üzerinde

Yazan

Sesin negatif kütlesi vardır. Etrafınızdaki her şey çok yavaşta olsa aşağı ve yukarı doğru hareket eder. Columbia Üniversitesi’nde fizik alanında yüksek lisans yapan Rafael Krichevsky ”Bir fonon – sesi çok küçük ölçeklerde tanımlayabilen parçacık benzeri bir titreşim birimi – çok az negatif bir kütleye sahiptir ve bu da ses dalgalarının çok hafif olarak yukarı doğru ilerlediği anlamına gelir.” ”Fononlar, çoğu insanın hayal ettiği gibi atomlardan veya moleküllerden oluşmaz.
Ses havada hareket ettiğinde, etrafındaki molekülleri titreştirir fakat titreşim moleküller tarafından kolaylıkla tarif edilemez. Bu tanımlamamın yerine, ışık dalgalarının foton ya da ışık parçacığı olarak tanımlandığı gibi fononlar da sıvı moleküllerinin karmaşık etkileşimlerinden ortaya çıkan ses dalgası olarak tanımlanabilir. Fiziksel parçacık kendiliğinden ortaya çıkmaz, ancak araştırmacılar onu tanımlamak için parçacıkların matematiğini kullanabilirler.” dedi. Ortaya çıkan yeni bulgularda, araştırmacılar bu fononların küçük bir kütleye sahip olduğunu buldu. Yani yerçekimi fononları çekerken, fononlar da karşı yöne doğru hareket ediyor. Krichevsky ”Yer çekimi alanındaki bir fonon, yavaş olsa da zıt yönde hareket eder.” dedi.
Bu olayı daha basit bir örnekle anlatmak gerekirse; yer çekiminin aşağı yönde hareket ettiği bir ortamdaki sıvıyı hayal edin. Akışkan parçacıklar, altındaki parçacıkları sıkıştıracak. Böylece akış yönü yukarı olacak. Yoğunluğun ses üzerindeki etkisi düşünüldüğünde; bir fonondaki ses hızı, altındaki hafif parçacıklardan daha yavaş olacaktır. Krichevsky, bu durumun fononun yukarı doğru “sapmasına” neden olduğunu söyledi. Krichevsky, bu sürecin büyük ölçekli ses dalgalarıyla da gerçekleştiğini de belirtti. Yeterince uzak bir mesafede, “merhaba” demeniz halinde ses gökyüzüne doğru bükülecektir.
Kaynak: https://www.livescience.com/63305-sound-waves-negative-gravity-mass.html
Çeviren: Kuzey KILIÇ

Devamını Oku

Bilim

İlk Defa Leonardo Da Vinci Tarafından Ortaya Konan Hidrolik Sıçramayı Anlamaya Çok Yakınız

Yayınlandı

üzerinde

Yazan

15. yüzyılın önemli ressamlarından birisi olan Leonardo Da Vinci, başyapıtlarını boyamak ya da insanları gökyüzüne fırlatmak için yeni yollarla uğraşmadığı zamanlarda genellikle açık havada suyun akışını düşünerek otururdu. Rönesans üstadının geliştirdiği birçok şey sayısız bilim insanını şaşkınlığa uğratmıştır. İlk defa Da Vinci’nin ortaya koyduğu hidrolik sıçrama denilen olgu bilim insanları tarafından uzun süreden beri araştırılıyor.
Büyük ustanın ortaya koymasından neredeyse yarım bin yıl sonra Cambridge Üniversitesi’nden fizikçiler hidrolik sıçramaları çözmeye çok yaklaştı. Hidrolik sıçrama aslında oldukça bilindik bir manzaradır. Bu sıçramaların nasıl oluştuğuna dair bilim bugün bir açıklama getirebiliyor. Bir musluğu açın ve lavabonun alt kısmındaki su akışını izleyin. Büyüyen su birikintisi kenarlarda yavaşlarken, su neredeyse batmaya başlayacak olana kadar yerinde kalan bir ‘basamak’ haline gelir. Yaşanan bu şok dalgası şelalelerde, gelgitlerin dibinde ve hemen hemen yer yerde bulunmaktadır. Hiç şüphesiz 500 yılı aşkın zamandan beri suyun hareketlerinin güzelliği birçok bilim insanı tarafından ele alındı. Leonardo Da Vinci’nin suyun doğası hakkındaki notlarında sıvıların farklı türdeki akışlar altında nasıl davrandığına dair ilk detaylı değerlendirmeler bulunuyor. Da Vinci’ye göre, böyle davranmak tamamen su niteliğiydi. Büyük usta buna dair başka bir açıklama yapmıyordu.
Da Vinci’den yüzyıllar sonra, 18. yüzyılda İtalyan fizikçi Giovanni Battista Guglielmini ve 19. yüzyıl İtalyan matematikçisi George Bidone, suyun hareketleriyle ilgili matematiksel detaylar keşfetti. Ancak yine neden bu şekilde dalgalandığına dair bir tartışma yürütülmedi. Son olarak, 1914’te John William nam-ı değer LordRayleigh tarafından yazılan delikler ve sıvı şok dalgaları üzerine bir makalede bazı teorilerde bulundu. William’ın teorik açıklaması, viskozite, kinetik enerji ve potansiyel enerji gibi şeyleri dikkate aldı. LordRayleigh’den bu yana diğer araştırmacılar da yüzey gerilimini önemsiz bularak reddetti ve daha hızlı akan sıvının yarıçapı ile hidrolik sıçrama yüksekliğinin viskozite, atalet ve yerçekimi kombinasyonu arasındaki bağlantıyı açıklayan modelleri tercih ettiler. Su bir yüzey boyunca akarken, sürtünme ataletinin üstesinden gelir ve sıvıyı yavaşlatır. Eğer hızdaki değişim aniden olursa, bir şok dalgası gelişir ve sıvı bir sıçrama içerisine kısa bir mesafe boyunca yığılır. Sıçramanın büyüklüğünün, suyun kütlesinin itilmesiyle dengelenen potansiyel enerji çekişi tarafından belirlendiği varsayılmıştır. Yıllar boyunca, çekmenin yüksekliğinin belirlenmesinde yer çekiminin gerçekten önemli bir rol oynayıp oynamadığı konusunda bir çekişme vardı ve bu yüzden de yıllarca önce da Vinci’nin ilgisini çeken bu tuhaf su uçurumunun sebebi tartışmaya açık hale geldi.
Yeni bir çalışmada kimya mühendisi araştırmacıRajeshBhagat, önceki bilim adamlarının yüzey geriliminin etkisini göz ardı etmek için biraz aceleci davrandığını düşünüyor. Bhagat ve ekibi tarafından yayımlanan raporda, yüzey gerilimi ve viskoz kuvvetlerin sudaki momentumu dengelediği ve yerçekiminin burada önemli bir rol oynamadığı kaydediliyor. Yerçekiminin etkisini görmezden gelmek ve yüzey gerilimine konsantre olmak, sürfaktanların eklenmesi gibi hidrolik sıçramayı manipüle etmenin başka yollarını sağlar. Bhagat , “Bu süreci anlamak büyük bir etki yaratabilir ve endüstriyel su kullanımını önemli ölçüde azaltabilir” diyor. İnsanlar bu teoriyi otomobillerden fabrika ekipmanlarına kadar her şeyi temizlemenin yeni yollarını bulmak için kullanabilirler.
Kaynak: https://www.sciencealert.com/role-of-surface-tension-not-gravity-hydraulic-jump

Devamını Oku

Arkeoloji

Büyük Giza Piramidi, odalarında elektromanyetik enerji topladığı keşfedildi

Yayınlandı

üzerinde

Yazan

Uluslararası fizikçilerden oluşan bir ekip tarafından yapılan teorik araştırma sonucunda, Mısır’daki Büyük Giza Piramidinin iç odalarında ve tabanının altında elektromanyetik enerji topladığını keşfedildi. Uluslararası fizikçilerden oluşan bir ekip tarafından yapılan teorik araştırma sonucunda, Mısır’daki Büyük Giza Piramidinin iç odalarında ve tabanının altında elektromanyetik enerji topladığını keşfedildi. Uygulamalı Fizik Dergisi’nde yer alan araştırmaya göre, uluslararası fizikçilerden oluşan bir ekip Mısır’daki Büyük Giza Piramidinin iç odalarında ve tabanının altında elektromanyetik enerji topladığını keşfetti. Eski Mısırlılar muhtemelen bu tuhaf tasarım anlayışından haberdar olmasa da, çalışma gelecekte nanoparçacık araştırmaları için önemli olabilir.
Araştırmalar piramitlerde yeni bilgiler bulmaya yardım edecek
Araştırmacılar makalelerinde, piramitlerin özelliklerinin incelenmesi için modern fiziksel yöntem ve yaklaşımların uygulamaları önemli ve çok üretken olduğunu ifade etti. Makalede, bu incelemelerin, yeni keşifler yapılmasına ya da piramitlerde yeni ilgi alanları bulmayı teşvik edecek yeni bilgiler edinmeye izin verebileceği bildirildi. Görünür ışık, radyo dalgaları ve mikrodalgalar dahil elektromanyetik radyasyon, salınan elektrik ve manyetik alanların dalgalarını yaymaktadır.
Günlük yaşamda elektromanyetik enerji çok önemlidir
Avusturalya’da bulunan Monash Üniversitesi’nden fizikçi olan ve araştırmada yer almayan Antonija Grubisic-Cabo ScienceAlert’e yaptığı açıklamada, “Günlük yaşamda elektromanyetik enerji çok önemlidir ve her gün farklı türde elektromanyetik enerji kullanıyor ve deneyimliyoruz. Örneğin, güneş ışığı elektromanyetik dalgaların bir şeklidir, ama aynı zamanda evlerimizde yaygın olarak kullanılan şeyler, örneğin mikrodalgalar ve radyolar elektromanyetik enerjiye dayanır “dedi. Piramitlerin bu dalgalarla nasıl hareket ettiklerini test etmek için, araştırmacılar ilk önce radyo dalgalarının neden olduğu rezonansların (yansıma veya titreşimden kaynaklanan ses) nasıl başlatıldığını tahmin etmeye çalıştı.
Bazı varsayımları değerlendirmek zorundaydık
Rusya’daki ITMO Üniversitesi’nden araştırmacı Andrey Evlyukhin bu konuya ilişkin yaptığı açıklamada, “Bazı varsayımları değerlendirmek zorundaydık. Örneğin, içinde bilinmeyen boşluklar olmadığını ve sıradan bir kireç taşının özelliklerine sahip yapı malzemesinin piramidin içine ve dışına eşit şekilde dağıldığını varsaydık” dedi. Araştırmacılar, piramit modeli ve elektromanyetik yansımasını yaptı. Böylece, araştırma ekibi, yok olma kesiti adı verilen bir şeyi hesaplayarak, dalga enerjisinin piramit tarafından nasıl dağıldığını veya emildiğini tahmin edebildi. Çok kutuplu analiz olarak adlandırılan özel bir analiz türünü kullanan araştırmacılar, dağınık alanların, piramidin iç bölmelerinde ve tabanının altında yoğunlaştığını buldu.
Eski Mısırlıların, ölü için en iyi FM radyo setleri oluşturmak için piramitleri nasıl organize ettikleri konusunda birçok varsayım yapılabilmesine rağmen, eski Mısırlıların bu özellikleri bilmeleri pek olası değildir ve bu sadece piramitlerin nasıl durduğuna dair ilginç bir rastlantıdır. 
Alışılmadık bir araştırma
Monash Üniversitesi’nden Grusibic- Cabo yaptığı açıklamada,”Bu araştırma alışılmadık gibi görünse de, daha önce Modern Piramitleri incelemek için modern fizik yaklaşımları kullanılmış ve tamamen yeni bir yapının keşfedilmesine yol açmıştır. Bu araştırma tamamen teorik olduğu için, neyin başarabileceğini veya gerçek hayatta bunu yapmanın bile mümkün olduğunu söylemek zor” dedi. “ITMO Üniversitesi’nden Fizikçi Polina Kapitainova, “Uygun elektromanyetik özelliklere sahip bir malzeme seçerek, nanosensörler ve etkili solar hücrelerde pratik uygulamayla piramidal nanopartiküller elde edebiliriz” açıklamasında bulundu.
Kaynak: https://www.sciencealert.com/the-great-pyramid-of-giza-might-be-able-to-focus-electromagnetic-energy-in-its-chambers

Devamını Oku

Öne Çıkanlar