fbpx
Connect with us

Fizik

Kuvvetin Hız Sınırı

Published

on

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.

Advertisement
Click to comment

Leave a Reply

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Fizik

22 milyon yıllık yolculuk Türkiye’de son buldu

Published

on

Ege Üniversitesi Fen Fakültesi Fizik Bölümü Öğretim Üyesi Doç. Dr. Ozan Ünsalan, bir grup bilim insanıyla, Bingölün Sarıçiçek köyüne 2015 yılında düşen gök taşının izini sürdü. Doç. Dr. Ünsalan, nadir görülen bu göktaşının Mars ve Jüpiter arasındaki 4 Vesta asteroidinin güneyindeki kraterden 22 milyon yıl önce koptuğunu tespit ettiklerini söyledi. Ege Üniversitesi Fen Fakültesi Fizik Bölümü Öğretim Üyesi Doç. Dr. Ozan Ünsalan ile aralarında NASA’dan görevlilerin de bulunduğu 79 bilim insanı, Bingöl kent merkezine 10 kilometre uzaklıktaki Sarıçiçek köyüne 2 Eylül 2015 tarihinde düşen ve ‘Sarıçiçek’ adı verilen gök taşını araştırdı. Gök taşının yaşını, yapısal özelliklerini ve geldiği noktayı tam olarak belirleyen bilim insanlarının hazırladığı makalenin başyazarlığını ise Doç. Dr. Ünsalan yaptı. Doç. Dr. Ünsalan, ‘Meteoritics and Planetary Science’ dergisinde yayınlanan makalede yer alan bulgularla ilgili Ege Üniversitesi Rektörü Prof. Dr. Necdet Budaka bilgi verdi.

‘ÖNEMLİ BULGULAR ORTAYA ÇIKTI’

Yaklaşık 9 yıldır, meteoritler ve asteroit madenciliği üzerine çalışmalar yürüttüğünü kaydeden Doç. Dr. Ünsalan, “NASA- SETI Enstitüsünden Dr. Peter Jenniskens ve bir öğrencimle köydeki çalışmalarımızda 343 göktaşı örneği topladık. Bu örnekleri makalede görev alan bilim insanlarına ulaştırdık. Uzmanlık alanlarına göre bilim insanları gök taşı üzerinde incelemelerde bulundu. Ortaya çok önemli sonuçlar çıktı. NASA’nın DAWN görevi kapsamında elde ettiği verilerden de yararlanarak, nadir görülen gök taşının, Mars ve Jüpiter arasındaki 4 Vesta asteroidinin güneyindeki Rheasilvia çarpma tabanında bulunan Antonia kraterinden 22 milyon yıl önce koptuğunu tespit ettik. Bu durumu ilk kez bilimsel olarak kanıtlamış olduk” dedi.

‘YÜZDE 95’İNDEN FAZLASI SÜRTÜNMEDEN DOLAYI PARÇALANDI’

Bingöle düşen gök taşının ilk oluştuğu süreçte çok daha büyük olduğunu ve dünyaya düştüğü sırada atmosferde yüzde 95inden fazlasının sürtünmeyle parçalandığını vurgulayan Doç. Dr. Ünsalan, “Dünyaya yakın asteroidlerin bir haritası mevcut. Ülkemiz de bu konuda önemli adımlar atıyor. Birçok ilde meteor takip sistemlerimiz var. Bunu daha önce TÜBİTAK projesiyle başlatmıştık. Dünyanın atmosferine yaklaşan bir meteoroidin özelliğini bilirseniz ondan kendinizi korumak için onunla nasıl mücadele edeceğinizi de bilirsiniz. 4 Vesta asteroidinden kopup da zaman içerisinde dünyamıza girebilecek olan bir takım Vesta kökenli meteoroitlerle karşılaşırsak artık nasıl bir mücadele yapabileceğimizi biliyoruz.

Atmosfere girmeden önce Sarıçiçek gök taşının büyüklüğü yaklaşık 1 metre civarındaydı. Ancak tonlarca kütlelerden bahsediyoruz. O tonlarca kütlenin yüzde 95inden fazlası sürtünmeden dolayı küçük parçalara ayrıldı. Santimlere indi. 1 metrelik bir parçanın gelmesi halinde neyle karşılaşacağımızı artık biliyoruz. Biz bunu artık çok rahat bir şekilde 20 metreye uyarlayabiliriz” diye konuştu.

‘SANİYEDE 17 KİLOMETRE HIZLA ATMOSFERE GİRDİ’

Çalışmalarda yer alan Dr. Jenniskensin bulgularıyla ilgili de bilgi veren Doç. Dr. Ünsalan, “Gök taşı dünya atmosferine girdiğinde saniyede 17 kilometre hızla ilerliyordu. Sarıçiçek köyündeki saçılma alanına bakıldığında ise gök taşının 33 kilometre irtifada parçalanmaya başladığı ortaya çıktı. Ayrıca gök taşı örneklerinde; zirkon, baddeleyit, karbon, kalsiyumca zengin piroksen, az miktarda kamasit ve troilit, merrilit, kromit, olivin ve ilmenite rastladık” dedi. Makalenin uluslararası ve 4 yıllık bir çabanın sonucu bilime kazandırıldığını söyledi.

‘TÜRK BİLİM İNSANLARI ÜLKEMİZİN ADINI DÜNYAYA DUYURUYOR’

Fizikçi ve gezegen bilimci Doç. Dr. Ünsalan’ın çalışmalarıyla Ege Üniversitesi’nin gurur kaynağı olduğunu söyleyen Rektör Budak, “Öğretim Üyemiz Doç. Dr. Ozan Ünsalan hocamızın liderliğinde uluslararası bilim insanlarından oluşan araştırma grubu bir süredir yürüttüğü çalışmayı tamamladı. Türk araştırmacımız üstlendiği görevle üniversitemiz ve ülke adına önemli bir başarıya imza attı ve gururumuz oldu. Ülkemizde ve üniversitemizde uluslararası arenada hiçbir komplekse kapılmadan işte bugün de olduğu gibi uluslararası başarılara imza atıyoruz. Ege Üniversitesi olarak bu da bize bir şey gösteriyor, Türk bilim insanları, özgüven içerisinde ülkemizin ve üniversitelerimizin adını dünyaya duyuruyor. Hocamıza bu çalışmalarından dolayı teşekkür ediyorum, kendisini tebrik ediyorum. Her anlamda da hocamızın çalışmalarının yanındayız” diye konuştu. Kaynak: Milliyet

Continue Reading

Bilim

Abel Ödülünde Bir İlk Gerçekleşti

Published

on

Matematikçilerin Nobel Ödülü olarak adlandırılan ve Norveç Kralı tarafından her yıl bir ya da daha fazla matematikçiye verilen Abel Ödülü, bu sezon ki sahibini buldu. Norveç Bilim ve Edebiyat Akademisi, Teksas Üniversitesinden Prof. Dr. Karen Uhlenbeck, bu prestijli ödüle layık görülen ilk kadın matematikçi oldu. Matematik alanındaki önemli bilimsel çalışmalar için yaklaşık 1 milyon dolar verilen “Abel Ödülü”nün bu yılki sahibi olan ABD’li Karen Uhlenbeck, bu ödüle layık görülen ilk kadın oldu. Kısmi diferansiyel denklemler çalışmasıyla maçı kazanan Uhlenbeck, 13 yıldır verilen Abel Ödülü’nü kazanan ilk kadın olarak tarihe geçti.

Uhlenbeck, bir rol model olmasının yanı sıra bilim ve matematik alanındaki cinsiyet eşitliğinin de kuvvetli bir savunucusu. Abel Komitesi Başkanı Hans Munthe-Kaas, ”Karen Uhlenbeck, geometrik analiz ve ölçüm kuramındaki temel çalışmalarıyla 2019 Abel Ödülü’nü hakketti ve aldı. Teorisi, minimal yüzeyimizdeki anlayışımızı değiştirdi ve daha üst boyuttaki genel minimize etme sorunlarında bakış açımızda devrim yarattı. Kendisi, gelecek adına, matematikte bir devrim yarattı. Gerçekten de büyük bir proje” dedi. Parça türevli denklemler alanındaki çalışmaları ile tanınan Prof. Dr. Uhlenbeck, fizik, geometri ve kuantum alanlarında da multi-disipliner çalışmalar yapıyor.

Editör / Yazar: Kuzey KILIÇ
Kaynak: https://www.sciencealert.com/for-the-first-time-a-woman-has-won-the-abel-prize-for-mathematics

Continue Reading

Bilim

Bilim insanları, kuantum bilgisayarla zamanın yönünü değiştirdiler

Published

on

Moskova Fizik ve Teknoloji Enstitüsü’den bilim insanlarının İsviçre ve ABD’den meslektaşları tarafından desteklendiği çığır açıcı bir araştırmayla kuantum bilgisayarı sayesinde zamanın yönünün geriye döndürüldüğü söyleniyor.

The Independent gazetesinin haberinde bunun fiziğin temel yasalarıyla çelişir gibi gözüktüğü ve evrene hükmeden sürece dair kavrayışımızı değiştirebileceği dile getirildi. Aynı zamanda bunun kuantum bilgisayarlarını anlama sürecimizde büyük bir ilerleme anlamına geldiği belirtildi.

Zaman Makinesi 

Scientific Reports dergisi, ‘zaman makinesi’ diye nitelediği deneyde elektronlarla kuantum mekaniğinin tuhaf dünyasının kullanıldığını aktardı. Kuantum bilgi birimi kubit, ‘bir’ ya da ‘sıfır’ yahut aynı anda her iki durumun karışık ‘süperpozisyonu’ olarak tanımlanıyor.

Masaya Dağılan Toplar Havuza Geri Toplandı

Elektron kubitlerden oluşan tam geliştirilmemiş bir kuantum bilgisayarıyla masaya dağılan bilardo toplarının havuza geri dönmesine eşdeğer bir deney yapıldı.

Bilgisayarı izleyen herkesin bu olayı ‘zamanın geri döndürülmesi gibi’ göreceği, zamanla bu tekniğin gelişerek daha güvenli ve isabetli hale gelmesinin beklendiği öne sürüldü.

Araştırmanın başını çeken ve Moskova Fizik ve Teknoloji Enstitüsü Kuantum Fiziği Laboratuvarı’nı yöneten Dr Gordey Lesovik, “Zamanın termodinamik okunun tersi yönde evrilen bir durumu yapay şekilde yarattık” dedi.

Deneyde devreye sokulan ‘evrim programı’ sayesinde kubitler sıfırlarla birlerin giderek daha karmaşıklaşan değişim şablonuna dönüştü. Bu süreçte tıpkı bilardo sopasıyla vurulan topların dağılması gibi düzen bozuldu.

Ama ardından bir başka program kuantum bilgisayarının durumunu geriye evrilen, yani kaostan düzene evrilen şekilde modifiye etti. Böylece kubitlerin durumu orjinal başlangıç noktasına geri döndü.

The Independent gazetesi, deneyin çığır açıcılığıyla ilgili ‘fizik kurallarının hem geleceğe hem de geçmişe doğru her iki yönde işlediği, ama evrenin tek yönlü bir kuralı olduğu, termodinamiğin ikinci yasasına göre sadece düzenden düzensizliğe gidildiği’ değerlendirmesini yaptı.

Editör / Yazar: Ezgi SEMİRLİ

Kaynak: https://www.independent.co.uk/life-style/gadgets-and-tech/news/time-reverse-quantum-computer-science-study-moscow-a8820516.html

Continue Reading

Öne Çıkanlar