Kuvvet ve Hareket: Dinanometre Nedir?

Yayları Tanıyalım

Kuvvet uygulandığında bazı cisimlerin şekillerinde değişiklikler olduğunu, uygulanan kuvvet ortadan kalktığında ise bu cisimlerin ilk şekillerine döndüklerini fark ettiniz mi? Bu tür cisimlere, esnek cisimler dendiğini biliyor musunuz?
Örneğin, giydiğimiz bazı tişört ve çoraplar esnektir. Onları, giyebilmek için gereriz. Çıkardığımızda ise bu giysiler, ilk şekillerine döner. Oyun hamuru ve cam macunu gibi maddeler esnek değildir. Onlara kuvvet uyguladığımızda şekillerini değiştirebiliriz. Fakat uyguladığımız kuvvet ortadan kalktığında bu maddeler eski hâllerine dönmezler.
Yay gibi cisimler esnektir. Gererek ya da sıkıştırarak onların şekillerini değiştirebiliriz. Uyguladığımız kuvveti ortadan kaldırdığımızda ise yay eski hâline döner.

Bir yaya uygulanan kuvvetin büyüklüğü, yayın gerilmesini veya sıkışmasını nasıl etkiler? Yandaki şekle baktığınızda iki kat büyük kuvvetin yayın iki kat, üç kat
büyük kuvvetin de yayın üç kat uzamasını sağladığını fark ettiniz mi?
Bir cismi, yayın ucuna astığımızda cismin ağırlığından dolayı yay uzar. Fakat yay da asılı olduğu cisme yukarı doğru bir kuvvet uygular. Bu yüzden cisim asıldıktan sonra, yayın ucu bir müddet aşağı ve yukarı hareket eder ve bir süre sonra durur. Bu durumda cismin ağırlığı ile yayda oluşan kuvvet dengede olur. Yandaki şekilde görüldüğü gibi, cismi yaydan ayırdığımızda yayın ucu yukarı doğru hareket eder. Eğer yayın ucundan ayırdığımız cisim daha ağır olursa yay yukarı doğru daha hızlı hareket eder. Bu durum yayın, kendisini geren cisme, eşit büyüklükte ve zıt yönde bir kuvvet uyguladığını gösterir. Acaba, bir yaya çok büyük bir kuvvet uygularsak
ne olur? Yaya gereğinden fazla kuvvet uygulandığında yay, esneklik özelliğini kaybeder ve eski hâline dönemez. Yapımında yay kullanılan aletler tasarlanırken yay ile
bu yaya uygulanacak kuvvetin uygun özellikte olmasına dikkat edilir. Bir cismin ağırlığını ölçmek için dinamometre (yaylı el kantarı) kullanıldığını öğrenmiştik. Yandaki fotoğrafta görüldüğü gibi bir elmayı dinamometreye astığımızda elmanın ağırlığı dinamometrenin içindeki yayı uzatır. Eğer aynı dinamometreye bir paket elma asarsak yay bu kez daha fazla uzar. Çünkü bir paket elmanın ağırlığı daha fazladır. Kuvvet biriminin Newton (Nivton) olduğunu ve “N” ile gösterildiğini biliyoruz.

Söz gelişi 100 g’lık bir çikolatanın ağırlığı yaklaşık 1N iken 1 kg’lık şeker paketinin ağırlığı yaklaşık 10N’dur. Aşağıdaki resimde de görüldüğü gibi ağırlık ölçmek için kullanılan dinamometreler farklı şekillerde tasarlanır. Yaylarının inceliğinden ya da kalınlığından bu dinamometrelerin farklı ağırlıktaki cisimleri ölçmek için yapıldıklarını anlayabiliriz. Örneğin, ince yaydan yapılan bir dinamometre 0 – 1 N arasında ölçüm yaparken kalın yaydan yapılanı 0 – 10 N arasında ölçüm yapabilir. Aşağıdaki resimlerden de anlaşılacağı gibi, yaylar birçok alette kullanılır. Yayların bu aletlerde hangi amaçlarla kullanılmış olduklarını açıklayalım. Yapımında yay kullanılan aletlere çevremizden başka örnekler verelim.

Fen bilimleriyle uğraşan bilim insanları için ölçme çok önemlidir. Bilim insanları yaptıkları gözlem ve araştırmalarını, uygun ölçme araçlarını kullanarak anlamlı hâle
getirirler. Örneğin, bir mühendis metre ve gönye gibi araçları kullanırken bir doktor da hastasının ateşini ölçmek için termometreden yararlanır. Gözlem ve ölçümlerin sonucunda elde edilen veriler, yorumlanarak değişkenler arasındaki muhtemel ilişkiler belirlenir. Elde edilen veriler tablo, grafik, resim, çizim ve yazılı metin gibi çeşitli yöntemlerle kaydedilir. fiimdi bir lastiğe ya da yaya farklı büyüklükteki ağırlıkları asarak bir dinamometre yapmaya ne dersiniz?

Lastikteki uzama miktarı uygulanan kuvvet ile doğru orantılıdır. Yani bir lastik ya da yaya uygulanan kuvvet ne kadar artırılırsa uzama miktarı da aynı oranda artar. Günlük hayatta kullandığımız el kantarı, baskül gibi tartı araçları yayların bu özelliğine göre ölçüm yapar. Ancak uygulanan kuvvetin artırılması sonucunda lastiğin kopabileceğini veya yayın esnekliğini yitirebileceğini ve uzamanın kalıcı hâle gelebileceğini dikkate almak gerekir.

Önemli Not:

*Esneklik potansiyel enerjisi sıkıştırma veya gerilme miktarına ve maddenin esneklik özelliğine bağlıdır.

*Her yayın esneklik potansiyel enerjisi farklıdır. Bu enerji yayın esnekliği , sertliği , yapıldığı maddenin cinsine ve yayın helozon sayısına bağlıdır.

*Esnekliğini kaybeden bir yay eski haline dönemez.

DİNAMOMETRE YAPALIMNewton biriminin kullanılışını şu şekilde örneklendirebiliriz:

Malzemeler:
Yay , üçayak , 1 kg lık bir ağırlık , karton şerit , ip
Deneyin Yapılışı:

Kuvveti ölçen araçlara dinamometre denir. Sarma yayın bir ucuna kancalı bağlama parçasını geçirin. Yayın alt ucuna ise hidrostatik terazinin özel kefesini asınız. Karton şeridi, sarma yaya paralel olacak şekilde yerleştirin. Kefe boşken gösterge olarak kullandığımız telin hizasını karton şerit üzerinde işaretleyip sıfır yazınız. Kefeye 1 kg'lık kütleyi koyunuz. Sarma yay dengeye geldiğinde göstergenin karton şerit üzerinde gösterdiği hizayı işaretleyip 10 yazınız. Cetvel yardımıyla O ile 10 arasını 10 eşit parçaya bölünüz. Yaptığınız basit bir dinamometredir.
Bununla ağırlığı 10 N'u geçmeyen cisimlerin ağırlıklarını ölçebilirsiniz.