Yay ile Hareket Eden Araba Yapalım
Bilmekte Fayda Var!
Yay Nedir, Nasıl Çalışır?
Farklı amaçlarla çeşitli biçimlerde yapılan esnek parçalara “yay” denir. Yaylar, uygulanan kuvvete gerilme ve sıkışma biçiminde meydana gelen bir dizi şekil değişikliği ile cevap verir. Bir yay sıkıştırılarak dengeye geldiğinde, etki-tepki ilkesi uyarınca, yay da kendisine uygulanan kuvvete eşit ve zıt yönde bir kuvvet uygular. Kuvvet artırıldığında yay daha fazla sıkışır ve tepki kuvveti de artar. Yay serbest bırakıldığında, depolanan esneklik potansiyel enerjisi kinetik enerjiye dönüşmeye başlar. Yayın serbest hâldeki denge konumuna ulaştığı andaki kinetik enerjisi ve hızı, sıkıştırıldığı ölçüde artar. Aynı fiziksel süreçler yay gerildiğinde de gözlenebilir.
Denge Konumu (Denge Noktası) Nedir?
Sürtünmesiz yatay bir düzlem üzerinde bulunan, gerilmemiş veya sıkıştırılmamış, yay sabiti k olan bir yayın ucundaki m kütleli bir cismin bulunduğu konum “denge konumu” veya “denge noktası” olarak ifade edilir.
Çizim: Umut Aybek
Sürtünmenin önemsiz olduğu bir ortamda denge noktası O‘da bulunan bir kütleye etki eden bileşke (net) kuvvet sıfırdır.
Cisim ötelenerek bir Knoktasına kadar sıkıştırıldıktan veya bir L noktasına kadar gerildikten sonra serbest bırakıldığında, yay cismi sürükleyerek denge konumu etrafında salınmaya başlar.
Geri Çağırıcı Kuvvet Nedir?
Cisim denge konumundan uzaklaşırken yayda oluşan gerilme kuvveti, onu tekrar denge konumuna geri getirmeye çalışır. Bu özelikteki kuvvetlere “geri çağırıcı kuvvet” denir. Sürtünmesiz ortamda gerçekleşen hareketler sırasında salınımın genliği azalmaz, cisimler geri çağırıcı kuvvetin etkisiyle denge konumuna eşit uzaklıktaki iki nokta arasında durmaksızın salınır.
Basit Harmonik Hareket Nedir?
Sürtünmenin ihmal edilebildiği bir ortamda denge konumuna eşit uzaklıktaki iki nokta arasında periyodik olarak kendini tekrarlayan titreşim hareketine “basit harmonik hareket” denir. Salıncakta sallanan bir çocuğun denge noktası etrafında yaptığı hareket, konuşma sırasında gırtlakta bulunan ses tellerinin hareketi, davul ve bateri gibi vurmalı çalgıların gergin yüzeylerinin titreşmesi ve duvar saatlerindeki sarkacın salınımı basit harmonik harekete birer örnektir.
Tasarla ve Yap köşesinin bu projesinde, yay ile hareket eden araba düzeneği yapıyoruz.
Nelere İhtiyacımız Var?
- 2 adet 1,5 cm x 1,5 cm x 35 cm boyutlarında tahta
- 2 adet 1,5 cm x 1,5 cm x 6 cm boyutlarında tahta
- 1 adet 0,5 cm x 0,5 cm x 6 cm boyutlarında tahta
- 2 adet 16 cm uzunluğunda kalın çöp şiş
- 1 adet 2 cm uzunluğunda kalın çöp şiş
- 4 adet mini CD
- 1 adet küçük boy çengel vida
- 8 adet plastik kapak
- 2 adet atık kalem pil
- İp
- Yay
- Kurşun kalem
- Siyah keçeli kalem
- Mini matkap
- Cetvel
- Silikon tabancası ve silikon
Uyarı:
Kesici ve delici aletleri kullanırken dikkatli olalım. Silikon tabancasının elimizi yakmamasına dikkat edelim.
Ne Yapıyoruz?
Ne Oldu?
Denge noktasındaki yaya bağlı olan ip, arka tekerleğe bağlı kalın çöp şişe sarılırken yay enerji depolar. Arka tekerleği serbest bıraktığımızda geri çağırıcı kuvvet etkisiyle yay tekrar denge noktasına doğru hareket etmeye başlar. Arka tekerleğin dönmesi ile düzenek ileri doğru hareket eder. Sürtünme nedeniyle bir süre sonra hareket sonlanır.
Düşünelim!
Yayın boyu, sarım sıklığı, telin kalınlığı ve yapıldığı maddenin türü arabanın katettiği yolu değiştirir mi?
Kaynaklar:
- Komisyon, 7. Sınıf Fen ve Teknoloji Ders Kitabı, Millî Eğitim Bakanlığı Yayınevi, Ankara, 2012.
- Komisyon, 12 Sınıf Fizik Ders Kitabı, Millî Eğitim Bakanlığı Yayınevi, Ankara, 2018.