Yarıçap ve hıza göre merkezkaç kuvveti formülü. Merkezkaç kuvveti: nedir ve nasıl çalışır? Merkezkaç kuvveti nerede oluşur?
Burada bir ipin üzerinde taşı döndüren bir çocuk var. İp kopuncaya kadar bu taşı giderek daha hızlı döndürür. Sonra taş bir yere doğru uçacak. İpi hangi kuvvet kopardı? Sonuçta elinde ağırlığı elbette değişmeyen bir taş tutuyordu. İpin üzerinde merkezkaç kuvveti hareketleri bilim adamları daha önce de cevaplamıştı. Newton'dan çok önce bilim insanları bir cismin dönebilmesi için ona bir kuvvetin etki etmesi gerektiğini anladılar. Ancak bu özellikle Newton yasalarından açıkça görülmektedir. Newton ilk bilim adamıydı. Gezegenlerin Güneş etrafındaki dönme hareketinin nedenini belirledi. Bu harekete neden olan kuvvet yer çekimi kuvvetiydi.
Merkezcil kuvvet
Taş bir daire içinde hareket ettiğinden, bu, ona etki eden ve hareketini değiştiren bir kuvvet olduğu anlamına gelir. Nihayet Atalet nedeniyle taş düz bir çizgide hareket etmelidir. Birinci hareket yasasının bu önemli kısmı bazen unutulur. Kayma her zaman basit. Ve ipi koparan taş da düz bir çizgide uçacaktır. Taş döndüğü sürece taşın yolunu düzelten kuvvet ona etki eder. Bu sabit kuvvete denir merkezcil katman. Taşa yapıştırılmıştır. Ancak o zaman, taşın yanından ipe etki eden ve merkezcil kuvvete eşit bir kuvvetin ortaya çıkması gerekir. Bu kuvvete merkezkaç kuvveti denir. Taş ne kadar hızlı dönerse ipin ona uyguladığı kuvvet de o kadar büyük olur. Ve elbette, taş ne kadar güçlü olursa ipi yırtacaktır. Sonunda güvenlik marjı yeterli olmayabilir, ip kopacak ve taş artık ataletle düz bir çizgide uçacaktır. Hızını koruduğu için çok uzaklara uçabilir.Eski insan silahı - sapan
Belki de en Antik insan silahı - sapan. İncil efsanesine göre çoban Davut, dev Golyat'ı bu sapandan çıkan bir taşla öldürdü. Ve sapan, ip ve taşla aynı şekilde çalışır. Sadece içinde önceden bükülmemiş taş doğru zamanda serbest bırakılır.
Stadyumlarda disk atma veya çekiç atma gibi sporcuları sıklıkla görürsünüz. Ve işte tanıdık bir resim. Sporcu diski elinde tutarak giderek daha hızlı döner ve sonunda diski elinden bırakır. Disk altmış ila yetmiş metre uçuyor. Çok yüksek hızlarda dönen cisimlerde çok büyük kuvvetlerin oluştuğu açıktır. Bu kuvvetler dönme ekseninden uzaklaştıkça artar. Rotor merkezleme
Dönen gövde iyi ortalanmışsa - dönme ekseni, gövdenin simetri ekseniyle tam olarak çakışıyorsa - bu o kadar da korkutucu değil. Ortaya çıkan güçler dengelenecek. Ancak zayıf uyum, en hoş olmayan sonuçlara yol açabilir. Bu durumda dönen bir makinenin miline sürekli olarak dengesiz bir kuvvet etki edecek ve bu kuvvet yüksek hızlarda bile bu mili kırabilecektir.
Buhar türbini rotorlarının dönüş hızı dakikada otuz bin devire ulaşır. Fabrikadaki deneme testleri sırasında, çalışan türbinin sesi, bir doktorun hasta bir kişinin kalbini dinlemesine benzer şekilde dinlenir. Rotor kötü ortalanmışsa, bu hemen fark edilir hale gelecektir - hızla dönen rotorun yumuşak şarkı söylemesine endişe verici darbeler ve sesler katılacak ve yakın bir kazanın habercisi olacaktır. Türbin durdurulur, rotor incelenir ve dönüşünün tamamen düzgün olması sağlanır. Merkezkaç kuvvetlerinin dengelenmesi
Merkezkaç kuvvetlerinin dengelenmesi mühendisler ve tasarımcılar için sürekli bir endişe konusudur. Bu kuvvetler makinelerin en tehlikeli düşmanlarıdır, genellikle yıkıcı davranırlar. Dikkat çekici Sovyet gemi inşa bilimcisi akademisyen Alexey Nikolaevich Krylov, öğrencilere ders verirken böylesine yıkıcı bir eylemin örneğini verdi. 1890'da binden fazla yolcu taşıyan bir buharlı gemi İngiltere'den Amerika'ya gidiyordu. Bu gemi, her biri dokuz bin beygir gücünde iki motorla donatılmıştı. Bu makineleri yapan mühendislerin yeterince tecrübeli veya bilgili olmadığı ve Newton'un üçüncü yasasını ihmal ettiği anlaşılıyor. Açık denizde, motor tam güçte çalışırken, bir araba tam anlamıyla parçalara ayrıldı ve dönüş sırasında oluşan kuvvetler nedeniyle parçalandı. Parçalar başka bir arabaya zarar verdi ve altını deldi. Makine dairesi suyla doldu. Okyanus vapuru, dalgaların üzerinde çaresizce sallanan bir şamandıraya dönüştü. Merkezkaç kuvvetlerinin kurbanını en yakın limana teslim eden başka bir vapur tarafından yedekte çekildi.Dönen bir referans çerçevesinde gözlemci, kendisini dönme ekseninden uzaklaştıran bir kuvvetle karşılaşır.
Muhtemelen sürdüğünüz araba keskin bir dönüş yaptığında hoş olmayan hisler yaşamışsınızdır. Görünüşe göre şimdi kenara atılacaksın. Ve eğer Newton'un mekanik yasalarını hatırlarsanız, kelimenin tam anlamıyla kapıya bastırıldığınıza göre, bu size bir miktar kuvvetin etki ettiği anlamına gelir. Buna genellikle "merkezkaç kuvveti" denir. Merkezkaç kuvveti nedeniyle keskin dönüşlerde bu kuvvet sizi arabanın yan tarafına doğru bastırdığında nefes kesicidir. (Bu arada Latince kelimelerden gelen bu terim merkez(“merkez”) ve fugus(“koşma”), 1689'da Isaac Newton tarafından bilimsel kullanıma sunuldu.)
Ancak dışarıdan bakan bir gözlemciye her şey farklı görünecektir. Bir araba dönüş yaptığında, bir gözlemci sizin herhangi bir dış kuvvetten etkilenmeyen herhangi bir cismin yapacağı gibi düz bir çizgide hareket etmeye devam ettiğinizi düşünecektir; ve araba düz bir yoldan sapıyor. Öyle bir gözlemciye, sizi arabanın kapısına bastıran siz değilsiniz, tam tersine arabanın kapısı size baskı yapmaya başlıyor gibi görünecektir.
Ancak bu iki bakış açısı arasında herhangi bir çelişki yoktur. Her iki referans sisteminde de olaylar aynı şekilde anlatılmakta ve bu açıklama için aynı denklemler kullanılmaktadır. Tek fark, olup bitenlerin iç ve dış gözlemci tarafından yorumlanması olacaktır. Bu anlamda merkezkaç kuvveti Coriolis kuvvetine benzemektedir ( santimetre. Coriolis etkisi), dönen referans çerçevelerinde de çalışır.
Tüm gözlemciler bu kuvvetin etkisini göremediğinden fizikçiler sıklıkla merkezkaç kuvveti adını verirler. hayali kuvvet veya sözde kuvvet. Ancak bu yorumun yanıltıcı olabileceğini düşünüyorum. Sonuçta, sizi arabanın kapısına somut bir şekilde bastıran kuvvete pek de hayali denemez. Bütün mesele şu ki, ataletle hareket etmeye devam ederek vücudunuz düz bir hareket yönünü korumaya çalışırken, araba ondan kaçıyor ve bu nedenle üzerinize baskı uyguluyor.
Merkezkaç kuvvetinin iki tanımının denkliğini göstermek için biraz matematik yapalım. Bir daire içinde sabit hızla hareket eden bir cisim, sürekli yön değiştirdiği için ivmeyle hareket eder. Bu ivme eşittir v2 /r, Nerede v- hız ve R- dairenin yarıçapı. Buna göre, bir daire içinde hareket eden bir referans çerçevesinde bulunan bir gözlemci, şuna eşit bir merkezkaç kuvveti yaşayacaktır: mv 2 /r.
Şimdi söylenenleri özetleyelim: İster virajdaki bir arabanın yolcusu, ister başınızın üzerinde döndürdüğünüz ipin üzerindeki bir top, ister Güneş'in etrafında yörüngede bulunan Dünya olsun, kavisli bir yol boyunca hareket eden herhangi bir cisim, bir deneyim yaşar. Bir arabanın kapısının basıncından, bir ipin geriliminden veya Güneş'in çekim kuvvetinden kaynaklanan kuvvet. Bu kuvvete diyelim F. Dönen bir referans çerçevesindeki birinin bakış açısından vücut hareket etmez. Bu, içsel gücün F dış merkezkaç kuvveti ile dengelenmiştir:
F = mv 2 /r
Ancak, dönen referans çerçevesinin dışında yer alan bir gözlemcinin bakış açısından, vücut (siz, top, Dünya) bir dış kuvvetin etkisi altında düzgün bir şekilde hareket eder. Newton'un ikinci mekaniği yasasına göre bu durumda kuvvet ve ivme arasındaki ilişki şu şekildedir: F = anne. Bir daire içinde hareket eden bir cismin ivme formülünü bu denklemde değiştirerek şunu elde ederiz:
F = anne = mv 2 /r
Ancak bu şekilde dönen bir referans çerçevesinde yer alan bir gözlemcinin denklemini tam olarak elde ettik. Bu, her iki gözlemcinin de, farklı öncüllerden başlasalar da, etki eden kuvvetin büyüklüğü konusunda aynı sonuçlara vardıkları anlamına gelir.
Bu, mekaniğin bir bilim olarak ne olduğunun çok önemli bir örneğidir. Farklı referans sistemlerinde bulunan gözlemciler, meydana gelen olayları tamamen farklı şekillerde tanımlayabilirler. Ancak gözlemledikleri olguyu tanımlamaya yönelik yaklaşımlardaki farklılıklar ne kadar temel olursa olsun, onları tanımlayan denklemlerin aynı olduğu ortaya çıkacaktır. Ve bu, doğa yasalarının değişmezliği ilkesinden başka bir şey değildir.
Kutsal Yazılara göre Davut ile Golyat arasındaki savaşın planını kolaylıkla hatırlayabilmektedir. Korkunç dev bir askıyla öldürüldü. Ancak sapan tamamen gerçek bir nesnedir, çok basit bir cihazdır, yayın gelişmiş bir teknik olarak kabul edildiği bir dönemde kullanılan bir silahtır. Sapanlar olarak sınıflandırılan en eski kazı eserleri on binlerce yıllıktır. Son derece basit cihaza rağmen askının o kadar da zararsız olmadığı söylenmelidir. Deneyimli bir atıcının eliyle askıdan serbest bırakılan taş, saniyede yaklaşık yüz metre hızla düşmana doğru uçtu. Gerçekte kaydedilen maksimum atış menzili 400 metreden fazlaydı.
Bu kadar etkileyici sonuçlar hangi fiziksel yasalara dayanıyor? Cevap: Taşın (ve daha sonra top şeklindeki metal merminin) ilk hızı tam olarak bu gizemli merkezkaç kuvveti tarafından verilmiştir, nereden geldiği belli değildir. Bu fiziksel olay, askının yanı sıra, insanlar tarafından kullanılan pek çok makine ve mekanizmanın yaratılmasının temelini oluşturdu.
Fizik açısından kuvvetin tanımı
Çoğu zaman insanlar ve bazen, söylemesi korkutucu, teknik üniversite öğrencileri bile konuşma sırasında merkezkaç kuvveti ile özdeşleştirerek merkezcil kuvvet gibi bir ifade kullanırlar. Elbette iki terimin pek çok ortak noktası var, ancak hiçbir şekilde aynı şey değiller. Hangi fenomenden bahsettiğimizi daha iyi hayal etmek için biraz okul fiziğini hatırlamanız gerekiyor.
Atalet nedir? Bir tabanca mermisi yaklaşık 9 gram ağırlığındadır. Yaklaşık bir metre yukarı fırlatırsanız ve ardından elinizle yakalarsanız (hız 1,0 m/s'den az), hafif bir itme hissedebilirsiniz. Aynı mermi bir silahtan ateşlendi ve yaklaşık 500 m/s hızla ilerledi. Bir inç kalınlığındaki çam tahtasını kolayca deler. Ve son olarak, aynı kütleye sahip bir parça uzay enkazı, yörüngede uçuyor. ilk kaçış hızı(8.000 m/s) bir parça tereyağı gibi ağır bir tankı kolaylıkla delebilir.
Kütlesi m olan ve V hızıyla hareket eden herhangi bir cismin kinetik enerji :
Atılan bir kurşun için:
E = 0,009∙1 2/2 = 0,0045 J.
Ateşlenen bir tabanca için:
E = 0,009∙500 2 /2=1,125 J.
Uzay enkazı için:
E = 0,009∙8,000 2 /2=288,000 J
Hareket eden bir cismi durdurmak için aynı enerjinin uygulanması gerekir; Duran bir cismi bu kadar hıza çıkarmak için aynı enerjiyi harcamak gerekir.
Şimdi düz bir çizgide uçan belirli bir cismin hareket yönünü değiştirmeye zorlandığını hayal edin.
Şekilde gösterilen cismin x ekseni - V x yönünde bir hızı vardır, hareketinin yönünü değiştirmek ona ordinat ekseni - V y yönünde hız verir, bu da buna göre harcanacak enerji gerektirir:
Sonunda atalet bilgisiyle donanmış olarak askıya geri dönebilirsiniz. Kısaca bir iplik üzerinde dairesel bir yol çizerek dönen bir taştır (ağırlıktır).
Kütlesi m olan bir cisim, eğer bir ip tarafından tutulmazsa düz bir şekilde uçacaktır (ki bu aslında Goliath'ın deneyimlediği şeydi), ancak ip tarafından tutulduğunda sürekli yönünü değiştiriyor. Açıkçası, bu genellikle merkezcil - F cs olarak adlandırılan bir tür kuvvetin etkisi altında gerçekleşir. Bu durumda bu, ipliğin gerginlik kuvvetidir.
Peki bu durumda taş neden sapanın eline uçmuyor? Bunun nedeni, bir nesneye uygulanan herhangi bir kuvvetin, eşit büyüklükte ve zıt yönde bir tepki kuvveti oluşturduğunu belirten deha Newton'un üçüncü yasasıdır. Merkezkaç kuvveti F cb bu şekilde doğar.
Hayattan örnekler
Makalenin başında askının dikkate alınması tesadüf değildir - modellemesi, denemesi ve hissetmesi armut bombardımanı kadar kolay olan merkezkaç kuvveti eyleminin en basit örneği. Ancak bunun yanı sıra bu fiziksel miktar, her gün etrafımızı saran birçok şey ve nesnede mevcuttur. Böylece emniyet kemeri makaralarında çalışan merkezkaç kuvveti seyahati güvenli hale getirir.
Balıkçılık tutkunları bu güç olmasaydı, en sevdikleri hobiyle meşgul olup bize masal anlatamazlardı. Örneğin, ağır bir besleyici atmak, bir savaş sapanının birebir taklididir. Ve bir balıkçının elindeki bir eğirme çubuğu veya sazan takımı aynı silahtan başka bir şey değildir, yalnızca ölümcül bir taş yerine bir kaşık, yalpalayıcı veya jig vardır.
Merkezkaç kuvveti nasıl hesaplanır
Merkezkaç kuvvetinin skaler değeri aşağıdaki formülle hesaplanır:
F, merkezkaç kuvvetinin istenen değeridir, N;
m - vücut ağırlığı, kg;
V - vücut hareketinin hızı, m/s;
r - dönme yarıçapı, m.
Hesaplama örnekleri
Taşın askıdan itildiği kuvveti hesaplayalım: Askının elinden yatağa kadar olan kemerin uzunluğu 1 metredir. Savaşçı silahını saniyede 2 devir hızla döndürür. Bir sapanın içinde 200 gram ağırlığında bir taş vardır.
L = 2πR = 2∙3,14∙1=6,28 m.
Böylece taş saniyede 2∙L = 6,28∙2 = 12,56 m uçar, bu onun hızıdır - 12,56 m/s.
Gerekli değer şu şekilde bulunur:
F = mV 2 /r = 0,2 kg∙12,56 2 /1 = 31,55 N.
Zorla işe koy
Merkezkaç kuvvetinin yararlı işler yaptığı birçok örnek vardır. Askeri silah fırlatmanın yanı sıra modern sporlarda da harika çalışıyor. Çekiç ve daha az ölçüde de disk atma tekniği, mermiyi döndürerek ona hız kazandırmaya dayanır.
Her türden binlerce makine, merkezkaç kuvvetinin kullanımına dayalı bir çalışma prensibine sahiptir. Uzaklara gitmenize gerek yok, en yaygın pompa türlerinden birinin adını hatırlamanız yeterli. Ve buna “merkezkaç” denir. Sözde içinde Bıçaklı bir "salyangoz" çarkı, bir miktar çalışma sıvısını (sıvı veya gaz) döndürür. Bundan sonra, merkezkaç kuvvetleri nedeniyle, pompa çevresinin dış duvarında artan basınç alanı oluşur ve salyangozun merkezinde, dönme hızının minimum olduğu düşük basınç bölgesi oluşur. Böylece orta kısımdaki boru yoluyla pompa boşluğuna giren taşınan ortam, dış duvardaki çıkıştan basınç altında serbest bırakılır.
Ve bu sadece bir örnek. Tarımda her türlü temizleme makinalarında merkezkaç kuvvetleri çalışır. Dökme malzemelerin ayrılması (ayırılması) prensibi, farklı yoğunluk ve kütleler nedeniyle parçacıkların aldıkları enerjilerin farklılığına dayanmaktadır.
Ve son olarak, stadyuma ya da tahıl çiftliğine gitmenize gerek olmadığını düşünmek için en gündelik örnek. En sıradan çamaşır makinesinin sıkma döngüsünde nasıl çalıştığına bir bakın. Çamaşırlar, 1000 rpm'de sıkma işleminden sonra merkezkaç kuvveti nedeniyle tamburun duvarlarına doğru bastırılır. çamaşırlar makineden neredeyse kuru olarak çıkıyor.
Onunla kavga ettiklerinde
Ancak merkezkaç kuvveti her zaman arzu edilen bir şey değildir. Bazı durumlarda bununla mücadele etmeniz gerekir. Takım tezgahlarında, gemi mekanizmalarında ve motorlarda büyük parçalar madencilik damperli kamyonlar dönüş sırasında çok büyük yüklere maruz kalırsınız. Dönen bir taban üzerine sabitlenen az çok ağır yapı elemanlarının her biri, dönme merkezinin tersi yönde kopma ve uçma eğilimindedir. Ve örneğin helikopter kanatlarının sabitlenmesi tam bir bilimdir.
Her sürücü, kaygan bir yolda arabanın yol yüzeyinin eğiminin tersi yönde de sürüklendiğini bilir. Bazen yol işçilerinin en keskin dönüşlerde kasıtlı olarak eğriliğin merkezine doğru eğim yaptığını fark edebilirsiniz.
Doğadaki merkezkaç kuvveti
Doğadaki merkezkaç kuvvetinin tezahürünün çarpıcı bir örneği, ekvator bölgelerindeki gelgitlerin gelgitidir. Gerçek şu ki, yalnızca Ay Dünya'nın etrafında dönmüyor. Gezegenimiz, uydusundan çok daha ağır olmasına rağmen, yine de onunla biraz "dans ediyor" ve onun etrafında küçük bir yarıçap içinde hafifçe dönüyor. Bu, dünya okyanuslarında biri Ay'a doğru, diğeri karşı tarafta olmak üzere iki bölgede su tümseklerinin oluşmasına yol açar.
Bu arada Ay, gelgit kuvvetlerinden daha fazla zarar gördü. Kendi ekseni etrafında dönüşünü durduranlar onlardı. Merkezkaç kuvveti sayesinde mavi gezegenin sakinleri doğal uydularının yalnızca bir tarafını görebilirler.
Kısa özet
Yani merkezkaç kuvveti merkezcil kuvvete bir tepkidir. Merkezkaç kuvvetinin skaler değeri, cismin kütlesinin doğrusal hızının karesiyle çarpımı ile doğru orantılı ve dönme yarıçapı ile ters orantılıdır. Kuvvet vektörü dönme merkezinden geçer ve ondan uzakta bir yöne sahiptir.
Şemsiyeyi açın, ucunu yere koyun, çevirin ve aynı zamanda içine bir top, buruşuk kağıt, bir mendil - genel olarak hafif ve kırılmaz bir nesne - atın. Başınıza beklenmedik bir şey gelecek. Sanki şemsiye hediyeyi kabul etmek istemiyormuş gibi: top veya kağıt top şemsiyenin kenarlarına kadar sürünecek ve oradan düz bir çizgide uçacak.
Bu deneyde topu dışarı fırlatan kuvvete genellikle "merkezkaç kuvveti" denir, ancak buna "atalet" demek daha doğru olur. Bir cisim dairesel bir yol boyunca hareket ettiğinde algılanır. Bu, ataletin tezahürü vakalarından birinden başka bir şey değildir - hareketli bir nesnenin hareketinin yönünü ve hızını koruma arzusu.
Merkezkaç kuvvetiyle, sandığımızdan çok daha sık karşılaşıyoruz. Elinizin etrafına ipe bağlı bir taşı daire içine alıyorsunuz. İpin nasıl gerildiğini ve merkezkaç kuvvetinin etkisi altında kırılma tehdidinde bulunduğunu hissediyorsunuz. Taş fırlatmak için kullanılan eski silah - sapan - aynı kuvvetle çalışır, eğer değirmen taşı çok hızlı döndürülürse ve yeterince güçlü değilse, merkezkaç kuvveti kırılır. Eğer hünerliyseniz, aynı güç bir numara yapmanıza da yardımcı olacaktır.baş aşağı olmasına rağmen suyun dökülmediği bir bardakla: bunu yapmak için, bir daire tanımlayarak bardağı başınızın üzerinde hızla sallamanız yeterlidir. Merkezkaç kuvveti, bir sirk bisikletçisinin baş döndürücü bir "şeytanın döngüsünü" tanımlamasına yardımcı olur. Aynı zamanda santrifüjlü ayırıcılar adı verilen sistemlerde kremayı sütten ayırır; bir santrifüjde peteklerden bal çıkarıyor; çamaşırları özel santrifüjlü kurutucularda vb. sudan arındırarak kurutur.
Bir tramvay arabası yolun kavisli bir bölümünü tanımladığında, örneğin bir caddeden diğerine dönerken, yolcular kendilerini arabanın dış duvarına doğru bastıran merkezkaç kuvvetini doğrudan hissederler. Yeterli hızda, dış yuvarlatma rayı dikkatli bir şekilde içtekinden daha yükseğe yerleştirilmeseydi, bu kuvvet nedeniyle kabinin tamamı devrilebilirdi: sayesinde
Bu, dönüş sırasında aracın hafifçe içe doğru eğilmesine neden olur. Bu kulağa oldukça tuhaf geliyor: Bir tarafa eğilen bir araba, düz duran bir arabadan daha stabildir!
Ve yine de bu böyledir. Ve biraz deneyim bunun nasıl olduğunu anlamanıza yardımcı olacaktır. Geniş bir çan şeklinde bir karton levha yuvarlayın veya daha iyisi, evde varsa konik duvarlı bir kase alın. Amacımız için özellikle yararlı olan, bir elektrik lambasının konik bir kapağıdır (cam veya kalay). Bu nesnelerden birini elinize alıp ona bir bozuk para, küçük bir metal daire veya yüzük atın. Yemeğin alt kısmı boyunca gözle görülür şekilde içe doğru eğilen daireler tanımlayacaklar. Madeni para veya yüzük yavaşladıkça, tabağın merkezine yaklaşan giderek daha küçük daireler çizmeye başlayacak. Ancak, tabağın hafif bir dönüşüyle madalyonun tekrar daha hızlı yuvarlanmasını sağlamak hiçbir şeye mal olmaz - ve daha sonra merkezden uzaklaşarak daha büyük daireler çizer. Çok fazla hızlanırsa çanaktan tamamen dışarı fırlayabilir.
Bisiklet yarışmaları için velodrom adı verilen özel dairesel yollar düzenlenmiştir ve bu yolların, özellikle keskin dönüş yaptıkları yerlerde, merkeze doğru gözle görülür bir eğimle düzenlendiğini görebilirsiniz. Bisiklet, fincanınızdaki bir bozuk para gibi, oldukça eğimli bir pozisyonda onlar boyunca döner ve sadece devrilmekle kalmaz, tam tersine, bu pozisyonda özel bir stabilite kazanır. Sirklerde bisikletçiler dik eğimli bir platform üzerinde daireler çizerek bisiklet sürerek izleyicileri şaşırtıyor. Artık bunun olağandışı bir şey olmadığını anlıyorsunuz. Tam tersine düz, yatay bir yolda bu şekilde dönmek bir bisikletçi için zor bir sanat olurdu. Aynı sebepten dolayı atı olan bir binici keskin bir dönüşte içe doğru eğilir.
Bu küçük olaylardan daha büyük olaylara geçelim. Üzerinde yaşadığımız dünya dönen bir şeydir ve merkezkaç kuvvetinin üzerinde kendini göstermesi gerekir. Bu ne anlama geliyor? Gerçek şu ki, Dünya'nın dönmesi nedeniyle yüzeyindeki her şey daha hafif hale geliyor. Ekvator'a ne kadar yakınsa nesnelerin 24 saatte yapabileceği daire o kadar büyük olur, bu da onların daha hızlı döndüğü ve dolayısıyla daha fazla kilo verdikleri anlamına gelir. Bir kilogram ağırlık kutuptan ekvator'a aktarılırsa ve burada tekrar yaylı terazide tartılırsa, o zaman ağırlık eksikliği şu şekilde ortaya çıkacaktır:5 g Fark elbette küçüktür, ancak şey ne kadar ağırsa eksiklik de o kadar büyük olur. Arkhangelsk'ten Odessa'ya gelen buharlı lokomotif burada 60 kg, yani bir yetişkinin ağırlığı kadar hafifliyor. Ve Beyaz Deniz'den Karadeniz'e gelen 20 bin ağırlığındaki bir savaş gemisi burada - ne az ne de fazla - 80 ton ağırlık kaybediyor.
Bu neden oluyor? Çünkü küre dönerek yüzeyindeki her şeyi dağıtma eğilimindedir; tıpkı bizim deneyimlerimize göre bir şemsiyenin kendisine atılan topu fırlatması gibi. Onları bir kenara atacaktı ama Dünya'nın her şeyi kendine çekmesi gerçeği bunu engelliyor. Bu çekime "yerçekimi" diyoruz. Döndürme cisimleri Dünya'dan fırlatamaz ama ağırlıklarını azaltabilir. Bu nedenle dünyanın dönmesi nedeniyle işler biraz daha hafifliyor.
Dönüş ne kadar hızlı olursa, ağırlıktaki azalma da o kadar belirgin hale gelecektir. Bilim adamları, Dünya'nın şimdiki gibi değil de 17 kat daha hızlı dönmesi durumunda ekvatordaki nesnelerin tüm ağırlıklarını kaybedeceğini, yani ağırlıksız hale geleceğini hesapladılar. Ve eğer Dünya daha da hızlı dönseydi, örneğin sadece 1 saatte tam bir devrim yapsaydı, o zaman sadece ekvatorda değil, ekvatora yakın tüm ülkelerde ve denizlerde de her şey tüm ağırlığını kaybederdi.
Bunun, her şeyin ağırlığını kaybettiği anlamına geldiğini bir düşünün! Sonuçta bu, kaldıramayacağınız hiçbir şeyin olmayacağı anlamına geliyor: buharlı lokomotifler, taş bloklar, devasa toplar, tüy gibi kaldırabileceğiniz tüm makine ve silahlarla dolu savaş gemileri. Ve eğer onları düşürürseniz tehlikeli olmaz: kimseyi ezmezler. Seni ezmeyecekler çünkü hiç düşmeyecekler: sonuçta hiçbir ağırlıkları yok! Ellerinden bırakıldıkları yerde havada süzülüyorlardı. Bir balonun sepetinde otururken eşyalarınızı denize düşürmeye karar verirseniz, hiçbir yere düşmezler, havada kalırlar. Muhteşem bir dünya olurdu! Hayallerinizde hiç atlamadığınız kadar yükseğe zıplayabilirsiniz: En yüksek binalardan ve dağlardan daha yükseğe. Ama unutmayın: atlamak çok kolaydır ama geri atlamak imkansızdır. Eğer kilodan mahrum kalırsanız, kendiniz yere düşmezsiniz.
Bu dünyada başka sıkıntılar da olacak. Ne olduğunu kendiniz anlayacaksınız: her şey - hem küçük hem de büyük, eğer bağlı değillerse - en ufak, zar zor fark edilen bir esintiden yükselecek ve havaya uçacak. İnsanlar, hayvanlar, arabalar, at arabaları, gemiler; her şey rastgele havaya fırlıyor, birbirini kırıyor, bozuyor ve sakatlıyordu...
Dünya çok daha hızlı dönseydi böyle olurdu.
Hiç ağaç kesen bir adamı uzaktan izlediniz mi? Ya da belki bir marangozun sizden uzakta çalışarak çivi çaktığını gördünüz mü? Belki çok tuhaf bir şeyi fark etmişsinizdir: Darbe, balta ağaca girdiğinde veya çekiç çiviye çarptığında değil, daha sonra, balta veya çekiç zaten hareket ettiğinde duyulur...
Sesi iyi ileten malzemeler arasında kemiklerden daha önceki bir yazımda bahsetmiştim. Kendi kafatası kemiklerinizin bu özelliğe sahip olup olmadığını görmek ister misiniz? Cep saatinizin halkasını dişlerinizle tutun ve ellerinizle kulaklarınızı kapatın; dengeleyicinin ölçülü darbelerini oldukça net bir şekilde duyacaksınız; bu, kulağın havada algıladığı tik-tak sesinden çok daha yüksek. Bu sesler kulağınıza ulaşır...
Alışılmadık bir şey görmek ister misin?..- ağabeyim bir akşam bana döndü.- Benimle yan odaya gel. Oda karanlıktı. Kardeşim mumu aldı ve gittik. Cesurca önden yürüdüm, cesurca kapıyı açtım ve cesurca odaya ilk giren ben oldum. Ama birdenbire şaşkına döndüm: saçma bir canavar duvardan bana bakıyordu. Düz...
Bir okul çocuğu sınıf makalesinde "Christopher Columbus harika bir adamdı" diye yazmıştı, "Amerika'yı keşfetti ve bir yumurta ekti." Her iki başarı da genç okul çocuğu için aynı derecede hayrete değer görünüyordu. Aksine Amerikalı mizahçı Mark Twain, Columbus'un Amerika'yı keşfetmesinde şaşırtıcı bir şey görmedi. "Onu orada bulamazsa şaşırtıcı olurdu." Ve ben…
İki kat uzaktaki bir mum elbette daha zayıf parlar. Ama kaç kez? İki kere? Hayır, iki mumu iki kat mesafeye koyarsanız aynı aydınlatmayı sağlamayacaktır. Daha önce olduğu gibi aynı aydınlatmayı elde etmek için, iki kat mesafeye iki değil iki kez iki - dört mum yerleştirmeniz gerekir. Üçlü mesafeye üç değil üç kez yerleştirmeniz gerekecek...
İster iki tekne, ister iki tramvay, ister iki kroket topu çarpışsın, ister kaza olsun, ister oyundaki başka bir hareket olsun, fizikçi böyle bir olayı tek bir kısa kelimeyle ifade ediyor: “çarpma”. Darbe kısa bir süre sürüyor; ancak çarpan nesneler, genellikle olduğu gibi, elastikse, o zaman pek çok şeyin gerçekleşmesi için zaman vardır. Her elastiklikte...
Dairenizde veya arkadaşlarınızın dairesinde güneşli tarafta pencereleri olan bir oda varsa, onu kolayca eski Latince "camera obscura" adını taşıyan fiziksel bir cihaza dönüştürebilirsiniz (Rusça'da bu "karanlık" anlamına gelir) oda"). Bunu yapmak için, pencereyi örneğin kontrplak veya kartondan yapılmış, koyu renkli kağıtla kaplı bir kalkanla kapatmanız ve...
Sirklerdeki palyaçolar bazen masa örtüsünü masadan çekerek seyirciyi şaşırtıyor ancak tüm sofra takımları - tabaklar, bardaklar, şişeler - zarar görmeden yerlerinde kalıyor. Burada hiçbir mucize ya da aldatma yoktur; bu, uzun süreli egzersizle geliştirilen bir el becerisi meselesidir. Elbette böyle bir el becerisine sahip olamazsınız. Ancak benzer bir deney yapmak için...
Şimdi bir Camera Obscura'dan bahsediyorduk, nasıl yapılacağını açıklıyorduk ama ilginç bir şey söylemedik: Her insan her zaman bir çift küçük Camera Obscura taşır. Bunlar bizim gözlerimiz. Gözün, yapmanızı önerdiğim kutu gibi tasarlandığını hayal edin. Gözün "gözbebeği" denilen şey, gözün üzerinde bulunan siyah bir daire değil, karanlık iç kısma açılan bir deliktir...
Sihirbazlar sahnede, oldukça basit bir şekilde açıklanmasına rağmen sıklıkla şaşırtıcı ve sıradışı görünen güzel bir deney gerçekleştirirler. Oldukça uzun bir çubuk iki kağıt halkaya asılıyor; halkaların kendisi fırlatılırken uçları onlara yaslanır: biri bir jiletten, diğeri kırılgan bir pipodan. Sihirbaz bir sopa daha alır ve var gücüyle vurur...