Arşimet Vidası ile Suyu Yukarı Taşıyoruz
Su, elektrik enerjisi kullanılmadan bulunduğu yerden daha yükseğe nasıl taşınabilir? Arşimet bu sorunu milattan önce üçüncü yüzyılda icat ettiği Arşimet vidası ile çözmüştü. Deneyler köşesinin bu etkinliğinde, Arşimet vidası tasarlayarak suyu yukarı taşımak amacıyla kullanılabilecek bir pompa yapıyoruz.
Bilmekte Fayda Var!
Arşimet vidası suyu bulunduğu yerden daha yükseğe taşımak amacıyla geliştirilmiş, bilinen en eski su pompalarındandır. Bu mekanizma Arşimet’e atfedilse de bazı kaynaklarda Mısırlıların piramitlerin yapımında bu sistemi kullandığı belirtiliyor.
Arşimet vidası geçmişte alçak seviyede bulunan bir göl ya da nehirdeki suyun daha yüksek bir seviyeye çıkarılarak tarlaların sulanmasında ve maden ocaklarındaki suyun boşaltılmasında yaygın olarak kullanılmıştı. Bu mekanizma temel olarak içi boş bir silindire sarılmış bir düzlemden oluşur ve şekli vidaya benzer. Vida döndürüldüğünde su yukarı doğru hareket eder. Yani hareket enerjisi potansiyel enerjiye dönüştürülür.
Arşimet vidası suyun potansiyel enerjisinin hareket enerjisine dönüştürüldüğü bir su türbini olarak da kullanılır. Çalışma prensibi aynıdır. Yüksek bir seviyedeki su düzeneğin üst kısmından girer. Suyun ağırlığı ile sarmal bölümler döner ve su daha alt bölümlere geçer. Dönen vida bir jeneratöre bağlanarak hareket enerjisi elektrik enerjisine dönüştürülür.
Nelere İhtiyacımız Var?
- 2 adet 0,5 litrelik PET şişe
- 1 m uzunluğunda ve 1 cm çapında şeffaf hortum
- Bant
- 2 adet cam kâse
- Gıda boyası
- 1 adet kap veya kutu
Ne Yapıyoruz?
PET şişelerden birinin üstten 1/4’lük kısmını keselim.
Kestiğimiz şişeyi diğer şişenin ağız kısmına geçirip bantlayarak sabitleyelim ve aşağıdaki gibi bir silindir elde edelim. PET şişelerden silindir yapabileceğimiz gibi bu amaçla plastik su borusu benzeri silindir şeklinde başka bir malzeme de kullanabiliriz.
Hortumu silindirin etrafına spiral şekilde saralım ve bantlayarak sabitleyelim.
Bir kâseye su koyup içine birkaç damla gıda boyası damlatalım.
Diğer kâseyi, renklendirdiğimiz su dolu kâsenin yakınında yüksek bir yere (örneğin bir kabın veya kutunun üzerine) yerleştirelim.
Borunun bir ucu renkli suyun içinde olacak, diğer ucu ise bir kabın veya kutunun üzerindeki boş kâsenin üzerine denk gelecek şekilde, PET şişelerden yaptığımız silindiri yaklaşık 45 derecelik eğimle tutalım.
Silindiri yavaşça döndürerek suyun yükselerek boş kâseye dökülmesini sağlayalım.
Ne Oldu?
Hazırladığımız düzenekte hortum silindir etrafında sarmal şekilde bükülmüş hâldedir. Düzeneği döndürmeye başladığımızda borunun alt kısmından az miktarda su içeri girer ve sarmalın ilk basamağındaki su bu bölümde hapsolur. Çünkü düzeneğe yandan dikkatli bir şekilde bakarsanız her bir basamakta sarmal şekildeki borunun her iki tarafının da yukarı doğru eğimli olduğunu görebilirsiniz. Düzeneği döndürmeye devam ettiğimizde ilk basamaktaki su bir sonraki basamağa geçer ve ilk bölüme yeniden su girer. Döndürme hareketine devam ettiğimizde su üst kısımdaki diğer uçtan çıkar.
Arşimet vidasındaki suyun hareketini, vidanın yapısını inceleyerek daha iyi anlayabiliriz. Vidayı bir silindirin etrafına sarılmış bir eğik düzlem (şekli dik üçgene benzer) olarak düşünebiliriz. Bir Arşimet vidasında su doğrudan değil, sarmal bir yol izleyerek yukarı yükselir. Bu nedenle vida olarak isimlendirilir.
Bu düzeneği dağın zirvesine doğru giden sarmal bir yola benzetebiliriz. Dağın zirvesine doğrudan çıkan bir yola göre daha az eğimli olan bu yol sayesinde daha uzun mesafe katedilir ancak daha az kuvvet harcanarak zirveye çıkılır.
Dilerseniz oluşturduğunuz vidanın uzunluğunu artırıp azaltabilir, daha geniş çapta şişe veya boru kullanabilir, vidanın dönüş sayısını ya da eğimini değiştirebilir ve böylece vidanın ucundan yükselerek çıkan su miktarının değişimini inceleyebilirsiniz.