Şimşekler Nasıl Oluşur?

TDK’ya göre şimşek, “Bir bulutun tabanı ile yer arasında, iki bulut arasında veya bir bulut içinde elektrik boşalırken oluşan kırık çizgi biçimindeki geçici ışık, balkır, çakım, çakın, yalabık, yıldırak” demektir.

Peki, şimşek ile yıldırım arasındaki fark nedir? Aslında, “şimşek” ve “yıldırım” terimleri genellikle birbirlerinin yerine kullanılabilir, ancak teknik olarak farklılıkları da bulunmaktadır.

“Şimşek”, bir fırtına bulutunda oluşan ve genellikle çıplak gözle görülebilen elektrik deşarjının genel adıdır. Bu deşarjlar bulutlar arasında, bulut içinde veya buluttan yere kadar olabilir. Yani şimşek, genellikle bir fırtına sırasında gökyüzünde görülen parlak ışık çizgisidir.

“Yıldırım” ise, daha spesifik olarak, şimşeğin yerle bulut arasında gerçekleşen bir türüdür. Özetle diyebiliriz ki, yıldırım, şimşeğin özel bir çeşididir. Yani, genellikle bir fırtına sırasında yeryüzüne düşen ve bazen ağaçları, binaları veya diğer yapıları vurabilen şimşeklerdir.

Sonuç olarak, tüm yıldırımlar şimşeklerdir, ama tüm şimşekler yıldırım değildir! Yıldırımlar, daha spesifik bir türdür ve doğrudan yeryüzüne düşerler. Şimşekler ise genel bir terimdir ve bulutlar arasında, bulut içinde veya buluttan yere kadar olan elektrik deşarjlarını içerir.

Atmosferde gerçekleşen bir tür elektriksel deşarj süreci olan şimşek, genel hatlarıyla aşağıdaki aşamalardan oluşur:

1. Bulutların Oluşumu ve Yükleme
2. Şimşeğin Oluşumu
3. Gök Gürültüsü

Bulutların Oluşumu ve Yükleme

Şimşeklerin oluşumunun temelinde, yüklü parçacıkların biriktiği fırtına bulutları yer alır. Sıcak hava yükselirken ve içerisindeki su buharı yoğunlaşırken bu bulutlar oluşur. Bu bulutlar daha da yükseldikçe içlerindeki su damlacıkları donarak buz kristallerine dönüşür.

Bulut içinde oluşan bu buz parçacıkları ile henüz buzlaşmamış su damlacıkları sürekli hareket edip birbirleriyle çarpışır. Bu durumun nihai sonucu olarak, bulutun alt kısmında negatif yükler birikirken üst kısmında ise pozitif yüklerin birikmeye başlar.

Peki hangi bulutlarda şimşek oluşur? Öyle her gördüğümüz bulutta şimşek oluşmaz, değil mi? Evet, her bulutta şimşek oluşmaz. Şimşekler genellikle kümülonimbus bulutlarında oluşur ve bu özellikleri nedeniyle fırtına bulutları olarak da bilinir.

Yükseklikleri genellikle birkaç kilometreden 20 kilometreye kadar uzanabilen bu bulutlar, sahip oldukları büyüklük ve yükseklik sayesinde, içindeki hava akımlarının su damlacıklarını ve buz kristallerini aşağı ve yukarı taşımasını ve birbirleriyle çarpışmalarını sağlar. Bu çarpışmalar sonucunda elektrik yükleri ayrılır ve bu da sonunda bir şimşeğin oluşmasına yol açar.

Bu tür bulutlar genellikle sıcak ve nemli hava koşullarında oluşur ve genellikle şiddetli hava olaylarına, yıldırımlara, gök gürültülerine, dolu ve hatta tornadolara neden olabilirler. Bu nedenle, bu tür bulutları gördüğünüzde, fırtına yaklaşıyor diyebilirsiniz!

Şimşeğin Oluşumu

Yükler arasında oluşan ayrım, bir noktada o kadar büyük bir gerilim oluşturur ki, hava kırılır ve bir elektrik akımı oluşur. İşte tam da bu noktada gördüğümüz ve “şimşek” dediğimiz ortaya çıkar.

Elektrik akımı, genellikle negatif yüklü bulut tabanından pozitif yüklü yere doğru ilerler. Ancak bazen bulutlar arasında veya bulutun içinde de şimşekler oluşabilir.

Gök Gürültüsü

Şimşek aynı zamanda o çok korktuğumuz gök gürültüsünün de kaynağıdır. Şimşek, çevresindeki havayı saniyeler içinde yaklaşık 30,000°C’ye kadar ısıtarak hızla genişletir ve ardından hızla daraltır. Bu hızlı genişleme ve daralma, ışıktan sonra duyduğumuz gök gürültüsünü oluşturan şok dalgalarını yaratır.

Bir şimşeğin tüm bu süreci sadece birkaç milisaniye içinde gerçekleşir. Evet, doğru okudunuz, bir şimşek çakması ve gök gürültüsünün oluşması için gereken süre, bir göz kırpmanın onda biri kadar kısadır!

The post Şimşekler Nasıl Oluşur, Yıldırımlardan Farklı Mıdır? appeared first on Drippingain.

Mpemba Etkisi Nedir?

Bir şey ne derece soylu ve mükemmel ise, onun olgunluğa erişmesi de o derece geç ve yavaş olur.

Arthur Schopenhauer

Mpemba etkisi (İngilizce: Mpemba effect), sıcak suyun soğuk sudan daha hızlı donmasını ifade eden fenomendir. Bu etki, sıcak suyun donma sürecinde soğuk sudan daha hızlı bir şekilde katı hale geçtiğini söyler.

Her ne kadar bu fenomenin varlığı, Aristoteles dönemine kadar uzansa da, 1960’ların sonlarında Tanzanyalı bir öğrenci olan Erasto Mpemba tarafından modern bilim dünyasına tanıtılmıştır.

Erasto Mpemba, bu etkiyi 1963 yılında Tanzanya’da bir lise öğrencisiyken keşfetmiştir. O zamanlar, dondurma yapmak için bir yarışmaya katılan Mpemba, dondurmayı daha hızlı yapmak için sıcak sütün dondurucuya konulmasının daha hızlı donacağını düşünmüştür. Düşünmüş demeyelim de, yerel bir inanış olduğu için bu durumu denemeye karar vermiştir diyelim.

Öğretmenleri ve sınıf arkadaşları, bu durumun saçmalığını düşünerek onunla dalga geçmiştir. Ancak, Mpemba’nın sıcak sütü, soğuk sütten daha hızlı donmuştur. Bu durum, Mpemba’nın merakını uyandırmış ve bu fenomeni daha fazla araştırmaya karar vermiştir.

Sonrasında, Mpemba bu konuyu fizik profesörü Dr. Denis G. Osborne‘a sormuştur. Olaya şüpheci yaklaşan Osborne, laboratuvarda yaptığı deneyler sonucunda Mpemba’nın gözlemlerini doğrulamış ve bu fenomene Mpemba’nın adını vermiştir.

Mpemba etkisinin neden olduğu tam olarak bilinmemektedir ve bu konu hakkında birçok teori bulunmaktadır. Bunlardan bazıları aşağıdaki gibidir:

• Buharlaşma: Sıcak su, soğuk suya göre daha hızlı buharlaşır ve buharlaşma süreci suyun kütlesini azaltır. Azalan su kütlesi, daha hızlı donma sürecine yol açabilir.
• Konveksiyon: Sıcak su, soğuk suya göre daha hızlı konveksiyon akımları oluşturur. Bu akımlar, suyun ısı enerjisini daha hızlı dağıtabilir ve bu da donma sürecini hızlandırabilir.
• Çözünmüş gazlar: Sıcak su, soğuk suya göre daha az çözünmüş gaz içerir. Çözünmüş gazlar, suyun donma noktasını düşürebilir, bu yüzden daha az gaz içeren sıcak su daha hızlı donabilir.
• Süper soğutma: Su, donma noktasının altındaki sıcaklıklara düşebilir (süper soğutma) donmadan önce. Soğuk su, sıcak suya göre daha fazla süper soğutma eğiliminde olabilir, bu da donma sürecini geciktirebilir.

Ancak, bu teorilerin hiçbiri Mpemba etkisini nihai nedenini açıklayamamaktadır ve bu konuda daha fazla araştırma yapılması gerekmektedir. Zira birçok bilim insanı, Mpemba etkisinin varlığını kabul etmekle birlikte, bu etkinin her zaman gözlemlenebilir olmadığını da keşfetmişlerdir. Haliyle bu etkinin hangi koşullar altında ortaya çıktığı konusundaki muallak devam etmektedir.

Mpemba etkisini evlerinizde deneyerek, sıcak suyun soğuk sudan daha hızlı donup donmadığını test edebilirsiniz.

The post Mpemba Etkisi: Neden Sıcak Su Soğuk Sudan Daha Hızlı Donar? appeared first on Drippingain.

Brownian Hareketi Nedir?

İskoç fizikçi Robert Brown tarafından 1827 yılında keşfedilen bu hareket, özellikle sıvılar ve gazlar içinde bulunan parçacıklar için geçerlidir. Herhangi bir spesifik yöne doğru hareket etmeyen Brownian hareketi, rastgele bir zigzag deseninde gerçekleşir. Partikül, sürekli olarak moleküler çarpışmalar nedeniyle hızlanabilir veya yavaşlayabilir, hatta ters yönde bile hareket edebilir.

Aslında bu hareketi inceleyen ilk bilim insanının biyolog, fizyolog ve kimyager Jan Ingenhousz olduğu bilinmektedir. Bununla birlikte, ondan yaklaşık 45 yıl sonra botanikçi Robert Brown tarafından kesin bir şekilde gözlemlenmiştir.

Brown, polen tanelerinin hareketini mikroskopla incelediği esnada, su damlaları içinde süspansiyon halinde bulunan polen tanelerinin sürekli ve rastgele hareket ettiğini gözlemlemiştir. Bu hareket, mikroskop altında gözlemlenebilir boyutta olan parçacıkların, çevrelerindeki su molekülleriyle sürekli çarpışması nedeniyle meydana gelmekteydi.

Başlangıçta bu hareketin canlı organizmalarla ilgili bir süreç olduğunu düşünen Brown, toz parçacıkları üzerinde de aynı gözlemi gerçekleştirince canlı ve cansız her türlü parçacık için geçerli olduğunu anlamıştır.

Her ne kadar Brownian hareketinin temel nedeni olarak, parçacıkların çevrelerindeki moleküllerle sürekli ve rastgele olacak şekilde çarpışmaları olduğunu tespit etse de bu rastgele ve sürekli hareketin neden olduğunu keşfedememiştir.

Bu keşif, atomların ve moleküllerin varlığına dair dolaylı kanıtlar sunarak, atom teorisinin kabul görmesine de ön ayak olmuştur. Kendisinden yaklaşık 80 yıl sonra Albert Einstein, Brownian hareketini anlamaya yönelik teorik bir çalışma yayımlamıştır. 1905 yılında yayınladığı çalışma ile hareketin atomlar ve moleküllerin termal hareketlerinden kaynaklandığını açıklayarak, Brownian hareketinin nedenini matematiksel olarak ifade edilebilmiştir. Her ne kadar kendisi kanıtlayamasa da, hareketin gözlemcisi Robert Brown anısına, Brownian hareketi olarak adlandırılmıştır.

The post Brownian Hareketi: Parçacıkların Rastgele Hareketi appeared first on Drippingain.

Katastrof Teorisi

Koşullardaki ufacık değişikliklerden kaynaklanan ani davranış değişiklikleri nedeniyle gözlemlenen olayları sınıflandırır ve meydana gelen değişim sürecinin nasıl başladığını ve süreçte neler olduğunu inceler.

Katastrof teorisi, değişkenler ve sonuçta ortaya çıkan davranışlar, eğriler veya yüzeyler olarak faydalı bir şekilde tasvir edilmesinden ötürü geometri dalı olarak kabul edilmektedir.

Teori, hayatın çeşitli alanlarında uygulanabilirlik bulmuştur. Örneğin, denizde sorunsuz ilerleyen bir geminin aniden alabora olması veya uzun yıllardır sağlam duran bir köprünün aniden çökmesine yol açan başlangıç nedenlerini ve ardından meydana gelen zincirleme olayları bu teoriyle açıklayabiliriz. Benzer şekilde, sosyal bilimciler hapishanede aniden patlak veren ve kontrolsüz bir şekilde büyüyen isyanı açıklamak için bu teoriden yararlanabilmektedirler.

Katastrofun Davranışlar Üzerindeki Etkisi

Katastrof teorisini somutlaştırmak adına, bir köpeğin kızgınlık ve korku durumlarında ortaya çıkan saldırganlık davranışlarını örnek olarak ele alalım.

Birinci kontrol değişkeni olarak kızgınlığın etkisini inceleyelim. Köpeğin saldırganlığı, kızgınlık durumuyla doğru orantılı olarak artar. Eğer bu artışın ölçülebilir olduğunu varsayarsak, kızgınlık belli bir eşiği aşınca saldırganlık şeklinde kendini gösterecektir.

İkinci kontrol değişkeni olan korku ise tam tersi bir etki yaparak köpeğin davranışını etkileyecektir. Korku, belli bir eşiğe ulaştığında köpeğin kaçma ve uzaklaşma eğilimini tetikleyecektir.

Ancak, ne kızgınlık ne de korku durumunda köpeğin davranışı nötr olacaktır. Yani, davranış Gauss eğrisinin doruğunda yer alır. Ancak, iki kontrol değişkeni birlikte artış gösterirse, iki eşik de yaklaşık olarak aynı zamanda yaklaşılacaktır.

Tam bu durumda, köpeğin davranışı öngörülemez hale gelir. Aniden saldırıdan kaçışa veya kaçıştan saldırıya dönüşebilir. Bu tür durumlarda sistem istikrarsız olarak gözlenir. Yani, kontrol değişkenleri sürekli olarak değişirken, durum değişkeni kesintisiz bir şekilde değişir.

Galya Savaşı esnasında sıkıştırdığı Cermenlerin çaresizlikten daha şiddetli ve cesurca savaştıklarını gören Julius Caesar, askerlerine Cermenlerin kaçmasına izin vermelerini emretti ve ardından Cermenlere kaçarken saldırdı.

Frontinus, Strategems http://II.VI.III

Katastrof Örnekleri

Katastrof teorisinin belki de en yaygın ifadesi, teknik bir terim olan “metal yorgunluğu” kavramında hayat bulmuştur. Bu terim, tek bir uygulama anında herhangi bir zarar vermezken, tekrarlayan uygulamalar sonucunda malzemede oluşan hasarı ve son sınırına ulaşmayı ifade eder. Tabiri caizse, “damlayan su taşı deler” mantığındaki bu sürekli zorlamalar malzemede hasara neden olmaktadır.

Katastrof teorisi, bir sporcu için birden fazla stres seviyesinin, yani uyarılmanın, anksiyeteye dönüşmesi ve bunun yarışma sırasındaki etkileri arasında bir ilişki önerir.

Journal of Sports Sciences’ten JG Jones ve L. Hardy’ye göre, bir sporcu, yeteneklerinin istenilen beklentileri veya takımının beklentilerini karşılayamayacağını fark ettiğinde anksiyete oluşur. Bu durum da performansını önemli ölçüde etkiler.

Teoriye göre, sporcu optimal noktanın ötesine geçtiği için, performansta dramatik bir düşüş olan “felaket”in iyileşmesinin zor olduğunu ve sürekli başarısızlığa katkıda bulunduğunu öne sürmektedir. Katastrof teorisinde bilişsel ve somatik olmak üzere iki tür kaygı temelli model vardır. 

Bilişsel kaygı türü, özellikle bir sporcunun endişeleri, beklentileri, olumsuz iç diyaloğu veya karamsar görselleştirmeler olmak üzere endişeyi ifade eder. 

Somatik kaygı türü, anksiyete, gerginlik veya gerginlik gibi tezahürlerle duygusal bileşen olarak karakterize edilir.

Kaynak: sportsrec.com

The post Katastrof Teorisi Nedir? appeared first on Drippingain.

Güneş Pili ve Ardındaki Tarihi

Özellikle son yıllarda güneş enerjisinden elde edilen enerjiyle dünyanın toplam enerji ihtiyacına katkısı eskiye nazaran büyük bir artış göstermiştir.

Takvimlerin 1839 yılını gösterdiği sıralarda A.Edmond Becquerel platin tabakalar üzerinde yaptığı çalışmayla ilk olarak fotovoltaik etki bulunmuş oldu. Bundan yaklaşık 45 yıl sonra da Charles Fritts’in ilk güneş pili hücresini geliştirmesiyle birlikte güneş pili teknolojisinin doğuşu başlamış oldu.

1954 yılına gelindiğinde ise Bell Laboratuvarlarındaki bilim adamları iyon yüklü silisyumları, yani bilinen adıyla silikon ile güneş pilleri oluşturularak bugünkü güneş pili teknolojisinin temelini oluşturdular.

Olayların mantığını adım adım irdeleyerek inceleyelim; Gezegenimizin en büyük enerji kaynağı nedir diye sorarsanız eğer bu sorunun cevabı kesinlikle Güneş enerjisidir. En büyük enerji kaynağı olmasının yanı sıra maliyetsiz bir enerji kaynağı olması da Güneş enerjisinden faydalanmayı cazip kılmaktadır.

Gelelim “fotovoltaik panel” olarak adlandırılan Güneş pillerinin kullanılmasına. Güneşten gelen sonsuz enerjiyi kullanabilmemiz için Dünyamızda en çok bulunan ikinci madde olan “Kum‘dan” yararlanılır.

Kumun güneş pillerinde kullanılabilmesi için öncelikle karmaşık bir saflaştırma sürecinden geçirilip % 99,999 saflıkta olan “Silikon kristallerine” dönüştürülmesi gerekiyor. Sonrasında ise elde edilen ham silikon, gaz halindeki bir silikon bileşiği formuna dönüştürülür. Dönüştürülmüş olan bu form hidrojen gazıyla karıştırılıp yüksek oranda saflaştırılmış poli kristal silikon elde edilir.

Elde edilen silikon külçeler yeniden şekillendirilir. Sonrasında ise “Wafer” adı verilen bir yöntem uygulanır ve silikon çok ince dilimler olacak şeklinde kesilir.

Silikon plaka, bir fotovoltaik hücrenin olmazsa olmazı tabiri caizse kalbidir. Silikon atomlarının yapısını analiz edildiğinde, birbirlerine bağlandıkları görülecektir. Haliyle elektronların da hareket özgürlüğü olmayacaktır. İşlevi kolaylaştırmak için 5 değerlik elektronlu fosfor atomlarının silikon atomlarının içine enjekte edildiğini varsayalım. Bu yapılana N tipi silisyum adı verilir. Böylece elektronların hareket etmesi serbest olacaktır. Ortaya çıkan böyle bir düzende elektronlar yeterli enerjiyi aldıklarında serbestçe hareket edeceklerdir. Ancak ortada aşılması gereken bir başka sorun vardır: Elektron akışının tek yönlü olmasını sağlanmalı!

Tek Yönlü Elektron Akışı

Elektron akışını tek yönlü yapabilmek için itici bir kuvvete ihtiyaç duyulur. Böylesi İtici bir kuvveti üretmenin en pratik ve kolay yolu ise, bir PN bağlantısı sağlamaktır.

Saf silikona 3 değerlik elektronlu bir bor enjekte edilirse, her atom için bir boşluk olacaktır. Buna ise P tipi silisyum adı verilir. Bu iki tür katkılı malzeme bir araya gelirse, N tarafındaki bazı elektronlar P bölgesine göç edecek ve buradaki mevcut delikleri dolduracaktır. 

Bu şekilde, serbest elektronların ve deliklerin olmadığı bir tükenme bölgesi oluşur. Elektron göçü ile N tarafı pozitif yüklü olup P tarafı da negatif yüklü olur. Bu yükler arasında oluşan elektrik alanı da gerekli olan itici gücü sağlar ve N taraflı pozitif bölgeden P taraflı negatif bölgeye bir akış sağlanır.

Güneş ışığı, oluşturulan bu PN bağlantısına çarptığında oldukça ilginç bir şey olur. Gelen ışık önce N bölgesine çarpar ve emilerek doğruca tükenme bölgesine kadar ulaşır. Bu foton enerjisi, tükenme bölgesinde elektron çiftleri oluşturmak için yeterli olacaktır. Yine bu bölgede oluşan elektrik alanı, elektronları tükenme bölgesinden çıkarır. 

Tam da bu noktada, N bölgesindeki elektron konsantrasyonunun ve P bölgesindeki deliklerin, aralarında potansiyel fark oluşacak kadar yükseldiği gözlemlenecektir. Bu bölgeler arasında herhangi bir yük bağladığı anda ise elektronlar yük boyunca akmaya başlayacaktır. Elektronlar, yollarını tamamladıktan sonra P bölgesindeki deliklerle yeniden birleşeceklerdir. Böylece, bir güneş pili sürekli olarak doğru akım verecektir.

Temel Güneş Pili

Temel bir güneş pilinde, hücrenin performansını artırmak için üstte bulunan pozitif yüklü N tabakası çok ince ve yoğun katkılı olur. Buna karşılık negatif yüklü olan P tabakası kalın ve az katkılı olur. Bu sayede tükenme bölgesinin kalınlığının bir önceki duruma göre çok daha yüksek olması amaçlanır ve Güneş ışığının çarpmasıyla elektron deliği çiftlerinin önceki duruma göre daha geniş bir alanda üretilmesi sağlanmış olur. Haliyle PV hücresi tarafından daha fazla akım üretimi elde edilmiş olur.

Güneş Panelinin Yapısı

Şimdi gelelim standart bir güneş panelinin yapısını incelemeye. Güneş panelleri çeşitli katmanlara sahiptir;

Bu katmanlardan biri bir hücre tabakasıdır. Burada PV hücreleri birbirine bağlanır: Toplanan elektronlarda hücrenin üst negatif tarafı, bakır şeritlerle bir sonraki hücrenin arka tarafına olacak şekilde bir nevi “Seri bağlantı” yapılır. Bu seri bağlı hücreler başka bir hücre serisine paralel olarak bağlanmasıyla güneş paneli elde edilmiş olur. 

Tek bir PV hücresi yaklaşık olarak 0,5 Voltajlık elektrik üretir. Hücrelerin seri ve paralel bağlanmasının kombinasyonuyla akım ve gerilim değerleri kullanılabilir bir aralığa yükseltilir. Hücrelerin her iki tarafında da bulunan EVA kaplama tabakası onları şoklardan, titreşimlerden, nemden ve kirden korur.

Polikristal ve Monokristal Güneş Panelleri

Güneş panellerini görenlerin fark edeceği bir şey var ki o da görünümleri. İç kristal örgü yapısındaki fark nedeniyle iki farklı görünümleri bulunur. Polikristal güneş panellerinde, çoklu kristaller rastgele bir şekilde konumlandırılmıştır. 

Silikon kristallerinin kimyasal süreci bir adım daha ileri götürülürse, polikristalin hücreler mono kristalin hücreler haline gelecek ve monokristal panellerini oluşturacaktır. Her ikisinin de çalışma prensipleri aynı olsa da, tek kristalli hücreler daha yüksek elektriksel iletkenlik sunar. Tek kristalli hücrelerdeki benzersiz sekizgen şekil, hücre alanını materyal kaybı olmadan daha etkili bir şekilde kullanır. Bununla birlikte, tek kristalli hücreler oldukça pahalıdır. Maliyeti sebebiyle yaygın olarak kullanılmamaktadır.

Evlerin çatılarına benzer yerlerde kullanılan güneş panelleri, AKÜ gibi çeşitli aletler yardımıyla elektrik depolama seçeneğine sahip olsalar da güneş panellerinden oluşmuş bir santralde büyük miktarda bir depolama mümkün değildir. Bundan dolayı, genellikle elektrik şebekesine, diğer geleneksel enerji santrali çıkışlarının bağlandığı şekilde bağlanırlar. Güç invertörleri yardımıyla doğrudan akım (DC), Alternatif akıma (AC) dönüştürülür ve şebekeye verilir.

Güneş panelinin teorik maksimum verimi neredeyse % 30 civarındadır. Pratikte ise güneş pilinde ekstra kayıplar da vardır. Optik ve elektriksel kayıplar en göze çarpanlardır. Optik kayıplarını yansıma, gölgeleme ve iletimde yaşanan kayıplar oluştururken elektrik kayıplarında ise kontaklar, yarı iletkenlik, Metal SC arayüzü gibi omik kayıplardan oluşmaktadır.

Fotoelektrik Etki Nedir?

Güneş ışığının doğrudan elektriğe dönüştürülmesine fotoelektrik etki denir. 

Pratikte güneş panelinin en yüksek verimliliği % 15 ile % 20 değerleri arasındadır. Güneşten elektrik üretimi teknik olarak uygulanabilir olsa da yüksek sermaye maliyeti nedeniyle ekonomik olarak uygun değildir. Ayrıca, hava durumuna bağımlılık, Pahalı üretim süreci, toplu enerji depolama sorunu, gerekli geniş alan gibi bazı faktörler nedeniyle oldukça sınırlı kullanım alanına sahiptir. Ancak bu sorunların da üstesinden gelmek için çalışmalar devam etmektedir. 

The post Güneş Pili Çalışma Prensibi ve Fotoelektrik Etki appeared first on Drippingain.

GPS ve Tarihçesi

GPS, ilk olarak ABD tarafından geliştirilmiş bir navigasyon sistemidir. Sisteminin kuruluş amacı başlarda askeri amaçlar içindi. GPS alıcıları askeri çıkartmalardan tutun da roket atışlarına, kıtalar arası füzelerden tutun da güdümlü füzelerde mesafelerin hassas bir şekilde belirlenmesinde kullanılmak üzere tasarlanmıştır.

Takvimlerin 1983’ü gösterdiği yıllarda bir tane Kore yolcu uçağı hatalı konum saptaması sebebiyle yasak bir hava sahasına girmiştir. 269 kişinin ölümüyle sonuçlanan uçağın düşürülmesinden sonra GPS sistemleri sivil kullanıma da açılmıştır.

GPS hali hazırda telefonlarımızda ve çeşitli uygulamalarda kullanım sıklığıyla hayatımızın ayrılmaz bir parçası haline geldi. GPS çalışma prensibi ile gerçekten de ilginç bir teknolojidir. Çalışması için gerekli olan ve sürekli olarak dünyanın yörüngesinde dönen 24 adet uydudan oluşan bir sistem kullanır.

Anlık bir şekilde konumunuzu belirlemek ve izlemek için en az 3 uyduya ihtiyaç duyulur. Eğer yükseklik bilgisi de öğrenilecekse ihtiyaç duyulan uydu sayısı 4’e çıkar.

Trilaterasyon (Konumu Belirleme Tekniği)

GPS teknolojisinin ardında yatan çalışma mantığını anlamak için adım adım giderek irdeleyelim. Örnek olarak bir arkadaşınızın konumunuzu öğrenmek istediğini ve GPS alıcısı olan bir cep telefonu kullandığınızı varsayalım. GPS sistemlerinde, herhangi bir şeyin konumunu belirlemek için trilaterasyon adı verilen matematiksel bir teknik kullanılır. Öncelikle trilaterasyonu iki boyutlu bir şekilde ele alarak anlatalım.

Trilaterasyon – 2D

İlk uydu, GPS alıcısı olan telefonunuza çarpan bir sinyal yayınlıyor. Mesafeyi tespit etsek de açıyı bilmediğimiz için yarıçapı R1 olan çemberin herhangi bir noktasında olabiliriz. Mesafenin tam olarak bilinmesi görüldüğü üzere konumumuzu saptamak için yeterli olmayacaktır.

Tam da bu noktada yarıçapı R2 olan ikinci bir uydu devreye girecektir. Birinci uydumuz için uyguladığımız yöntemi ikinci uydumuz içinde uyguladığımızda iki tane çemberimizin kesiştiğini göreceğiz. Görüldüğü üzere çemberlerin kesiştiği yerlerde içinde konumumuzun da bulunduğu iki nokta olacaktır.

Peki kesişen bu iki noktadan mevcut konumunuzu veren hangisi? 

Bunun için de bizzat dünyanın kendisini, yani dünyanın yüzeyini üçüncü bir çember olarak olarak kullanırız. Üç çemberin kesişme noktası olan kırmızı ile işaretlenmiş bölgeye bakarak nihai konumumuzu bulabiliriz.

Trilaterasyon – 3D

Üç boyutlu dünyada da benzer metod kullanılmaktadır. Bu sefer 2 uydu yerine 3 uydu kullanılmaktadır. Üç boyutlu bir dünyada uydu, küre üzerinde bir yerde olduğunuzu bilir. Küre olan bu şekil 2. bir uydunun kullanılmasıyla da konumunuzu çember olacak şekilde daraltır. Son olarak üçüncü bir uydunun kullanılmasıyla konumunuz sadece iki noktaya indirgenebilecektir. Dünyayı, yani dünyanın yüzeyi dördüncü bir çember olarak kullanıldığında, doğru nokta olan konumumuz bulunmuş olar.

GPS ve Atomik Saatler

Kesin bir doğruluk elde etmek, tabiri caizse hedefi 12’den vurmak için saniyenin milyarda biri olan nanosaniyeleri gösteren atomik saatler kullanır. Tüm uyduların bu atom saatleri ile donatılması sayesinde Einstein’ın “Görelelik teorisi” hayat bulmuş olur.

Uydu, yeryüzüne radyo sinyali gönderir. Bu aralıklı radyo sinyali, sinyalin tam olarak gönderildiği zamanı ve uydunun konumunu içeren bilgiye sahiptir. Yeryüzünde sinyali alan cihazın da çok hassas bir saati olduğunu varsayalım. 

Radyo dalgaları ışık hızında hareket etse de, alıcınız sinyali ancak belirli bir süre sonra alır. Gönderme ve alma süreleri arasındaki farkı bulup bunu da ışığın hızıyla çarpıldığında, cihaz ile uydular arasındaki mesafe bulunmuş olacaktır. Yukarıda gösterilen metotlarla da konumunuzu bulabilirsiniz. 

Zaman ölçümünün çok doğru olması bilhassa gereklidir. Işık hızı çok büyük bir değer olduğu için, mikrosaniye gibi bir hata bile kilometre aralığında bir hataya dönüşecektir. Yeryüzünde sinyali alan cihazın da çok hassas bir saati olduğunu varsaymıştık. Oysa ki böyle bir şey yüklü maliyeti nedeniyle pratik bir kullanıma sahip olmayacaktır.

Cep telefonları, PC, dizüstü bilgisayarları gibi cihazlar, atomik saatlerle kıyaslandığında doğruluğu hiç de hassas olmayan kristal saatlerle çalışır. Varsayalım ki cep telefonunuz ile bir yerin konumunu öğrenmek istiyorsunuz. Akıllı telefonunuzun saatinin bir atom saatine kıyasla yanlış olduğu aşikar. Atomik saat ile cep telefonunuz tarafından ölçülen zaman arasındaki fark zaman farkı olarak adlandırılmakta. Bu zaman farkı GPS hesaplamalarında oldukça büyük hatalara yol açacaktır. 

Peki böylesi bir sorunu nasıl aşacağız?

O zaman gelelim zurnanın zırt dediği yere; 4. Uydunun kullanıldığı duruma.

Cihazınızın zaman farkı değeri denklemde yeni bilinmeyenimiz olacaktır. Bu yeni bilinmeyeni çözmek için de fazladan bir uydu kullanılmaktadır. 4. Uydunun kullanılmasıyla da mobil cihazlarda atom saati ihtiyacı pratik bir çözümle giderilmiş olur. 

GPS ve Görelilik Teorisi

Şimdi çözmemiz gereken son bir sorun daha kaldı. Tüm bu gelişmiş teknolojilere rağmen, GPS sistemi tam anlamıyla doğru konumu veremeyecektir. Tam da bu noktada devreye Einstein’ın “Görelilik Teorisi” giriyor. Zaman, pek çok faktöre bağlıdır haliyle mutlak bir değer değildir. 

Dünya’dan, yaklaşık 20.000 kilometre yükseklikte bulunan ve 10.000 km/saat hızla hareketlerini gerçekleştiren bu uydular, bahsi geçen bu hareketleri nedeniyle günde 4 mikrosaniyelere varan göreceli zaman genişlemesine sebep olur. Yerçekimi ve nesnelerin hareketinin devreye girmesi ile bu rakam 7 mikrosaniye civarına ulaşır.

Yerden 20.000 km yükseklikte, uydular yerçekiminin dörtte birini yaşarlar. Haliyle, Einstein’ın Genel Görelilik Teorisine göre, saatler böylesi bir durumda biraz daha hızlı işleyecektir: Günlük yaklaşık olarak 45 mikrosaniye. Bu da atomik saatte her gün net bir şekilde 38 mikrosaniye ofset oluşturulduğu anlamına gelir. Bilgisayar, akıllı telefon gibi cihazların çiplerine bir Görelilik Teorisi denklemi entegre edilir ve atomik saatlerin oranı ayarlanmış olur. 

Küçük mü küçük bu sapmaların elbette ki büyük mü büyük etkileri olacaktır: Eğer GPS sistemleri görelilik etkisini hesaba katmasaydı 1 km uzaklıkta olan bir market binasını sadece bir gün sonra 10 km uzakta gösteriyor olacaktı. Yani Görelilik Teorisinin bu formülasyonu uygulanmasaydı, GPS her gün 10 km’lik bir hata üretecekti.

Popüler Navigasyon Sistemleri

Eğer yükseklik de öğrenilecekse, GPS sistemlerinden yararlanabilmek için en az 4 uyduya ihtiyaç duyulur. Atom saati kullanır ve cep telefonunuzdaki zaman hatası da giderilmesi gereken bir konudur. Dahası, Albert Einstein’ın görelilik teorisi GPS teknolojisinde önemli bir rol oynar.

GPS, ilk olarak ABD Savunma Bakanlığı tarafından geliştirilmiş bir navigasyon sistemidir ve halka tamamen ücretsiz olan kullanımları vardır. Ayrıca günümüzde birçok ülkede benzer mantıkta alternatifleri mevcuttur. Modern alıcılar aynı anda en doğru konumu elde etmek için GPS ve diğer navigasyon sistemlerini kullanır.

The post GPS Çalışma Prensibi ve Tarihçesi appeared first on Drippingain.

Arşimet Prensibi Nedir?

Bu cismin ağırlık merkezinden geçen düşey bir kuvvetle yukarı doğru itilir. Bu itme kuvveti “Suyun kaldırma kuvveti” olarak adlandırıldığı gibi “Arşimet Prensibi” olarak da adlandırılmaktadır.

Arşimet Prensibi’ne dayalı olarak kullanılan temel formüller şunlardır:

1. Kaldırma kuvveti (F_k) ➡️ Fk = d_sıvı * V_b * g
   • F_k, kaldırma kuvvetini temsil eder.
   • d_sıvı, sıvının yoğunluğunu temsil eder (kg/m³).
   • V_b, cismin sıvı içinde yerinden aldığı hacmi temsil eder (m³).
   • g, yerçekimi ivmesini temsil eder (m/s²).
2. Cismin batan ağırlığı (G_b) ➡️ G_b = G – F_k
   • G_b, cismin sıvı içindeki etkin, batan ağırlığını temsil eder.
   • G, cismin gerçek ağırlığını temsil eder (N, Newton cinsinden).
   • Fk, kaldırma kuvvetini temsil eder (N, Newton cinsinden)

Arşimet prensibinde kullanılan formüller, cismin sıvı içinde yüzmesi, sıvı içinde gömülü olup batmaması ve batması şeklinde özetlenmesi aşağıdaki görsel üzerinden daha anlaşılır bir şekilde gösterilmiştir.

Arşimet Prensibi ile ilgili örnek bir soru ve çözümü aşağıda verilmiştir.

❓ Hacmi 0,5 m³ olan bir cisim, yoğunluğu 1000 kg/m³ olan suya daldırılıyor. Cismin yoğunluğu 800 kg/m³ olsun. Bu durumda cismin üzerine etkiyen kaldırma kuvvetini ve su içindeki etkin ağırlığını hesaplayınız. (g = 9,81 m/s²)

• ❗ İlk olarak, kaldırma kuvvetini (Fb) hesaplamalıyız.
• Fb = ρ * V * g
  • Soruda bize, ρ (suyun yoğunluğu) = 1000 kg/m³, V (cismin yerinden aldığı hacim) = 0,5 m³ ve g (yerçekimi ivmesi) = 9,81 m/s² verilmiştir.
  • Fb = 1000 kg/m³ * 0,5 m³ * 9,81 m/s² = 4905 N
  • Bu nedenle, cismin üzerine etkiyen kaldırma kuvveti 4905 N’dir.

• ❗ Sıra geldi cismin su içindeki etkin ağırlığını (We) hesaplamaya. İlk olarak cismin gerçek ağırlığını (W) bulmalıyız. Cismin ağırlığı, yoğunluğu (ρ_c) ile hacmi (V) ve yerçekimi ivmesi (g) çarpılarak bulunur.
• W = ρ_c * V * g
  • Soruda, ρ_c (cismin yoğunluğu) = 800 kg/m³ olarak verilmiştir.
  • W = 800 kg/m³ * 0,5 m³ * 9,81 m/s² = 3924 N bulunur.
• We = W – Fb
  • We = 3924 N – 4905 N = -981 N bulunur

👍🏻 Etkin ağırlık -981 N olarak bulunmuştur. Negatif değer, cismin yukarı doğru bir kuvvetle itildiğini gösterir. Yani bu demektir ki cisim su içinde yüzmektedir.

Arşimet Prensibi, sıvılar içindeki kaldırma kuvvetini anlamak, cisimlerin batma veya yüzme durumunu belirlemek ve hidrostatik denge gibi uygulamalar için kullanılmaktadır.

Arşimet Prensibi’nin Ardındaki Hikaye

Rivayete göre, Sicilya’da kuyumcuların altın diye sattıkları malların içine yapım aşamasında daha değersiz metaller katarak haksız kazanç sağladıklarına dair dedikodular Hükümdar Hieron’un kulalağına kadar gelir.

Hikayeye göre Arşimet, düzensiz şekilli nesnelerin hacmini ölçmenin bir yolunu arıyordu çünkü Syracuse Kralı Elieron, kuyumcunun yeni altın çelengine gizlice bazı metaller eklediğinden şüpheleniyordu ve Arşimet’e bunu çözmesini emretmişti.

Ne yapıp ettiyse bu sorunu nasıl çözeceğini bir türlü bulamayan Arşimet, Sade bedeni değil aynı zamanda yorgun zihnini de dinlendirmek üzere banyo yapmaya hamama gider ve bedenini içi sulu dolu olan küvetin içine bırakır.

Bu sırada dışarıya suyun taştığını gören Arşimet, aklından çıkmayan problemin çözümsüzlüğüyle dalgın dalgın taşan suya bakarken kendini biraz daha suya batırır. Daha çok suyun dışarı taştığını fark eden Arşimet, taşan su ile kendi vücut ağırlığı arasında bir bağlantı olabileceği fikri kafasına dank eder.

Bir başka deyişle taşan suyun hacmi içine konan kütlenin hacmiyle doğru orantılıdır. Şüphesiz hamama gelmeden önce Arşimet’in aklında böylesi bir deney yapmak yoktu; ancak kurnanın içindeki tas Arşimet’in ilham kaynağı olmuş, daha önce aklına gelmemiş olan bu parlak fikrin heyecanı içinde küvetin içine farklı cisimler koyar.

Yer değiştiren suyun hacmi ile banyo küvetine koyduğu her şeyin hacminin tam olarak eşit çıktığını görür. Bunun üzerine Arşimet, Yunanca ‘Buldum‘ anlamına gelen ‘Eureka, Eureka, Eureka!‘ nidalarıyla anadan üryan bir halde ve çevredekilerin şaşkın bakışları arasında kendisini şehrin sokaklarına atmıştır.

Arşimet’in uğruna hamamdan çırılçıplak fırladığı buluşu cisimlerin gerçek hacimlerini belirlemede kullanılabilecek bir ölçme yönteminin ilk denemesidir.

Arşimet’in bulduğu şey; su içine daldırılan bir cismin taşırdığı suyun ağırlığı kadar ağırlığını kaybetmesi ilkesine dayanmaktaydı.

Arşimet, altın çelenk ile aynı kütledeki saf altının (eğer aynı madde iseler yoğunlukları aynı olması gerekir) taşıracakları su miktarlarının aynı olması gerektiğini ileri sürmüştür. Ardından, çelengi suya daldırır ve taşırdığı su miktarını ölçer.

Daha sonra aynı ağırlıktaki saf altını suya sokar, daha az miktarda su taşırdığını ölçer. Böylece kralın ısmarladığı çelengin saf altından yapılmadığını ortaya çıkarmıştır.

Kaynak: https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/archimedes-principle

The post Arşimet Prensibi (Suyun Kaldırma Kuvveti) appeared first on Drippingain.

Yarkovsky Etkisi Nedir?

68 milyon tonluk bir asteroid, Dünya’daki üç üzümün ağırlığına eşit bir kuvvet tarafından itiliyor.

Steven Chesley

Yarkovsky etkisi, bir gök cisminin dönüşü nedeniyle güneş ışığından kaynaklanan termal radyasyonun asimetrik yayılımının neden olduğu bir kuvvettir. Bu etki, küçük asteroitler ve uzay enkazı gibi dönen cisimlerin yörüngelerini zamanla değiştirebilir.

Işığın çarptığı yüzeylere son derece küçük bir baskı uygulayan bu kuvvet, uzun yıllar boyunca sürekli bir şekilde uygulandığında gözlemlenebilir seviyeye ulaşır.

Bir gök cisminin Yarkovsky etkisi nedeniyle yüzeyindeki ışınımın absorbe edilmesi ve daha sonra yayılması sonucunda fotonların momentumunu değişir ve bu da gök cisminin yörüngesini etkiler.

Asteroidler özelinde cevaplarsak, bu tür durumlarda, bir asteroidin uzak bölgelerdeki yörüngesini tahmin etmek zorlaşmaktadır. Yarkovsky etkisi ile bu tür cisimlerin yörüngelerini tahmin etmek ve gelecekteki hareketlerini belirlemek mümkün hale gelmektedir.

Yarkovsky etkisi gündüz ve mevsimsel olmak üzere iki türde olabilir. Gündüz Yarkovsky etkisi, bir gök cisminin dönüşü nedeniyle, güneş ışığından kaynaklanan termal radyasyonun asimetrik yayılımının neden olduğu bir kuvvettir. Mevsimsel Yarkovsky etkisi ise, gök cisminin eksenel eğiminden kaynaklanır.

Yarkovsky Etkisinin Keşfi

Yarkovsky etkisi, ilk olarak 19. yüzyılın sonlarında Rus inşaat mühendisi Ivan Osipovich Yarkovsky tarafından öne sürülmüştür. Yarkovsky, bu etki ile güneş ışığından kaynaklanan termal radyasyonun asimetrik yayılımının, özellikle küçük gök cisimlerinin yörüngelerini zamanla değiştirebileceğini belirtmiştir.

Yarkovsky’nin bu teorisi, kuvvetin çok küçük ve ancak uzun zaman dilimlerinde belirgin hale gelmesinden dolayı ilk başlarda kabul görmemiştir. Ciddiye alınması ve daha geniş bir çapta kabul görmesi, 20. yüzyılın ortalarında Estonyalı astronom Ernst Öpik‘in çalışmaları sayesinde olmuştur.

Peki, bu küçük kuvvet ihmal edilmeli mi? Asla! Bilakis, Güneş sisteminin evrimini anlamak adına, ne kadar küçük olursa olsun tüm kuvvetleri hesaba katmak gerekmektedir. Bir asteroidin tamamını bir düzine yıl içinde saptırabilen bu kuvvet, küçük olsa da uzun bir zaman diliminde büyük etkilere neden olabilir.

Asteroit üzerinden örneğimize devam edelim. Bir asteroit, Güneş’in yörüngesinde dönerken, Dünya gibi kendi ekseni etrafında dönme eğilimindedir. Dolayısıyla, Güneş’e bakan tarafı ısınırken, Güneş’ten uzak olan tarafı soğur.

Bu soğuma süreci, asteroitte kızılötesi radyasyon yayılmasına neden olur ve sonucunda asteroitte küçük bir “itme” meydana gelir. İşte Yarkovsky etkisi ile hesaplanan bu itme, zamanla yörüngeyi değiştirmektedir.

Dolayısıyla Dünyamıza yaklaşan asteroitler için bu süreci anlamak, bu hesaplamaları yapmak özellikle önemlidir. Asteroidin yörüngesinde meydana gelen küçük bir değişiklik, onun gezegenimize çarpma olasılığını değiştirebilmektedir.

Yarkovsky etkisini hesaplamak oldukça zor olmasının nedeni, etkinin çok küçük olmasıdır. Ayrıca, asteroidin kütlesi, boyutu ve şekli gibi bilgilere ihtiyaç duyulur. Bunun yanı sıra, asteroidin yüzeyindeki açık ve koyu desenlerin bilinmesi önemlidir.

Zira açık renkler daha fazla güneş ışığını yansıtırken, koyu renkler daha fazla ışığı emer. Bu faktörler, Yarkovsky etkisinin hesaplanmasında dikkate alınmalıdır. Bilim insanları, bu bilgilere dayanarak asteroidin yörüngesindeki değişiklikleri hesaplamaya çalışırlar.

Dünya’nın en sıcak bölgesi öğleden sonra olduğu gibi, asteroid üzerinde de benzer şekilde “öğleden sonra” adı verilen bir zaman diliminde maksimum miktarda kızılötesi ışık yayılan sıcak bir bölge gözlemlenir.

Bu yayılan kızılötesi radyasyon, asteroid üzerinde nazik fakat etkili bir jet benzeri itme oluşturur. Asteroidin dönüş yönü, “öğleden sonra” denilen hareketin ilerisinde mi yoksa arkasında mı olduğunu belirler. Yani, durumu daha net ifade etmek gerekirse;

• Eğer sıcak nokta hareket yönünün ilerisindeyse, kızılötesi itme asteroidin yörünge hızını yavaşlatır.
• Eğer sıcak nokta hareket yönünün gerisindeyse yörünge hareketini hızlandırır. 

Ayrıca, ışığın dalga boyu ne kadar kısa olursa, o kadar yüksek enerji taşır ve dolayısıyla daha fazla basınç uygular. Bu etki, zamanla yörüngede önemli bir değişiklik yapabilir.

Asteroid RQ36, bu etkinin nadir gözlemlendiği asteroidlerden biridir. On iki yıllık gözlem sonucunda, RQ36 beklenenden yaklaşık 160 km uzaklaşmıştır. Bu tutarsızlık, tamamen Yarkovsky etkisinin bir sonucudur.

Yarkovsky etkisi, ilk bakışta küçük ve önemsiz gibi görünen, ancak uzun vadede gök cisimlerinin yörüngelerinde belirgin değişikliklere yol açabilen bir fenomendir. Bu etkinin anlaşılması, asteroitlerin ve diğer küçük gök cisimlerinin yörüngelerini tahmin etmek ve gelecekteki hareketlerini belirlemek için hayati öneme sahip olabilmektedir.

Zira, Dünya’ya yakın asteroitlerin potansiyel tehlikelerini daha iyi anlamalarını ve bu tehlikelere karşı önlemler almak adına önemlidir.

The post Yarkovsky Etkisi: Işığın İtici Gücü appeared first on Drippingain.

Patent subayı olarak çalışırken, mesleğinin sağladığı avantajla çok sayıda patenti inceleyen Altschuller, patentlerin arkasındaki temel fikirleri yakalayarak bunları TRIZ adını verdiği bir sistemle özetlemiştir.

TRIZ ile problem çözümü 5 önemli temel üzerine kurularak özetlenmiştir:

1. Buluş Prensipleri
2. Çelişkiler
3. İdealillik
4. Standart Çözümler
5. Gelişim Trendleri

Triz: 40 Prensip

Yukarıdaki beş önemli temeli 40 prensip ile açıklanmaktadır. Bunlar sırasıyla aşağıda derlenmiştir:

⭐ 22- Zararı Yarara Dönüştürme

• Etkili bir etki elde etmek için zararlı faktörleri, özellikle de çevresel olanları kullanın.
• Zararlı bir faktörü bir diğeriyle birleştirmek suretiyle devredışı bırakın.
• Zararlı bir işlevin zararlılık düzeyini, artık zararlı olmayacağı bir şekilde arttırın.

⭐ 23- Geri Besleme

• Geri beslemeyi uygulayın.
• Eğer geri besleme mevcutsa, bunu değiştirin.

⭐ 24- Aracı

• Aksiyonu gerçekleştirmek veya aracı devam ettirmek için bir nesne kullanın.
• Asıl nesneyle kaldırılması kolay olan nesne arasında geçici bir bağlantı kurun.

⭐ 25- Self Servis

• Bir nesne kendini bütünlemeli ve onarım işlemlerini kendi kendine yapmalıdır.
• Atık malzeme ve atık enerjiden yararlanın.

⭐ 26- Kopyalama

• Orijinal fakat kırılgan veya kullanımı zahmetli olan bir nesnenin yerine, basitleştirilmiş ve pahalı olmayan bir kopyası kullanılmalıdır.
• Eğer gözle görünür optik bir kopya kullanılmışsa, bunun yerine kızılötesi veya morötesi bir kopya kullanın.
• Bir nesneyi (veya nesneler sistemini) optik görüntüleriyle değiştirin. Bu görüntü daha sonra küçültülebilir veya büyütülebilir.

⭐ 27- Kullanıp Atma

Pahalı bir nesneyi diğer özellikleri (Örneğin, dayanıklılık) uyuşan ama ucuz olanıyla değiştirin.

⭐ 28- Mekanik Sistemin Değiştirilmesi

• Mekanik bir sistemi optik, akustik, termal veya olfaktör (koku alma) bir sistemle değiştirin.
• Nesneyle girişime girmek için elektriksel, manyetik veya elektromanyetik bir alan kullanın.
• Alanları ferromanyetik yapıştırmalarla bağlantılı olarak kullanın.
• Aşağıdaki alanlan değiştirin:
  • Hareketsizleri hareketlilerle.
  • Değişmeyenleri zaman içinde değişenlerle.
  • Rasgele yapılandırılmışlarla.

⭐ 29- Pnömatik (Hava Basınçlı) veya Hidrolik Yapı

• Bir nesnenin katı parçalarnnı gaz veya sıvıyla değiştirin. Bu durumda söz konusu parçaların şişirilmeleri için hava veya su kullanılabileceği, pnömatik veya hidrolik yastiklar da kullanılabilir.

⭐ 30- Esnek Membranlar (Diyaframlar) veya İnce Filmler

• Alışılmış yapıların yerine esnek membranlar veya ince filmler kullanın.
• Esnek membranlar veya ince filmler kullanarak nesneyi içinde bulunduğu ortamdan soyutlayın.

⭐ 31- Gözenekli Malzeme

• Nesneyi gözenekli hale getirin veya tamamlayıcı gözenekli maddeler (ara parçalar, örtüler, kapaklar vb.) Kullanın.
• Nesne zaten gözenekliyse bu gözenekleri önceden bir maddeyle doldurun.

⭐ 32- Renk Değiştirme

• Nesnenin veya çevresinin rengini değiştirin.
• Nesnenin veya çevresinin yan saydamlık derecesini değiştirin.
• Gözle görülmesi zor olan bir nesneyi veya işlemi gözlemek için renkli katkı maddeleri kullanın.
• Bu tür katkı maddeleri kullanılmışsa, kendiliğinden ışıltılı izler veya iz atomlar kullanın.

⭐ 33- Homojenlik

• Asıl nesneyle etkileşen nesnelerin de, asıl maddeyle aynı maddeden (veya benzer özelliklere sahip bir malzemeden) yapılmaları gerekir.

⭐ 34- Parçaları Çıkarma ve Yeniden Yapma.

• Bir nesnenin herhangi bir parçası çalışma sırasında işlevini tamamladıktan veya işe yaramaz hale geldikten sonra devre dışı bırakılır (atılır, çözünür, buharlaştırılır vb.) veya değiştirilir.
• Bir nesnenin kullanılamayacak hale gelen parçaları, çalışma sırasında yenilenmelidir.

⭐ 35- Özelliklerin dönüştürülmesi

• Sistemin fiziksel durumunu değiştirin.
• Yoğunluğu değiştirin.
• Esneklik derecesini değiştirin.
• Isı veya hacmi değiştirin.

⭐ 36- Aşama Geçişi

• Aşama geçişi yöntemini kullanın (yani hacim değişimi, ısının serbest bırakılması veya emilimi vb.).

⭐ 37- Termal Genleşme

• Malzemenin ısı derecesini değiştirerek genleşme veya büzülmelerinden yararlanın.
• Termal genleşme katsayıları farklı olan çeşitli malzemeler kullanın.

⭐ 38- Hızlandırılmış Oksitlenme

• Bir oksitlenme derecesinden, daha yüksek olan dereceye geçişi sağlayın.
  • Ortam havasını oksijenlendirilmiş havaya.
  • Oksijenlendirilmiş havayı saf oksijene.
  • Saf oksijeni iyonlaştırılmış oksijene.
  • lyonlaştırılmış oksijeni ozonlandılmış oksijene.
  • Ozonlandırılmış oksijeni ozona.
  • Ozonu singlet (tekli) oksijene.

⭐ 39- Atıl Ortam

• Normal ortamı atıl bir ortamla değiştirin.
• Nesneye nötr bir madde veya katkı maddesi katın.
• İşlemi bir hava boşluğunda gerçekleştirin.

⭐ 40- Kompozit Malzemeler

Homojen malzemeler yerine kompozit malzemeler kullanın. (TRIZ)

The post TRIZ ile Mucitlik Rehberi ve 40 Prensip appeared first on Drippingain.

Arşimet Prensibi

Gemilerin yüzmesi ve batmaması, fiziksel prensiplere dayanır. Bu prensiplerden en önemlisi Arşimet prensibi olarak bilinen suyun kaldırma kuvvetidir.

Arşimet prensibi, Yunan matematikçi ve bilim insanı Arşimet tarafından keşfedilen temel bir fizik prensibidir. Prensip, sıvı içerisine batırılan bir cismin üzerine etki eden itme kuvvetinin, cismin sıvıya yerleşmiş olan kısmının hacmiyle doğru orantılı olduğunu ifade eder.

Arşimet prensibi bize şu formülleri verir:

Gemiler Nasıl Yüzüyor?

Arşimet prensibi, bir cismin suya batırıldığında, cismin üzerine etki eden kaldırma kuvvetinin, cismin yerine aldığı suyun ağırlığına eşit olduğunu belirtir. Yani, bir gemi suya batırıldığında, geminin yerine aldığı suyun ağırlığı kadar bir kaldırma kuvveti oluşur.

Yukarıdaki formülleri incelediğinizde, cisimlerin yüzebilmesi için özkütlelerinin küçük olması gerektiği görülmektedir. Peki nasıl oluyor da gemiler, çelik gibi suyun yoğunluğundan fazla olan malzemelerle yapılmasına rağmen batmıyor?

Sorumuzu biraz daha detaylandıralım; 4000 yolcu kapasiteli, brüt ağırlığı 128000 ton, yaklaşık 340 metre uzunlukta, 38 metre genişlikte, 8 metre yükseklikte ve yoğunluğu sudan kat kat fazla olan çelikten yapılmış “Disney Dream Cruise Gemisi” nasıl oluyor da batmıyor?

Evet, gemiler genellikle çelikten yapılır ve çelik, suyun yoğunluğundan daha fazla yoğunluğa sahip olduğu için batması beklenir. Hatta, çelik bir bilye suya bırakıldığında batacaktır.

Gemiler geniş gövdeleri ve oyuk yapısı sebebiyle içlerinde çok fazla hava barındıracak şekilde inşa edilirler. İçlerinde hava bulunduran büyük boşluklara sahip olmaları sayesinde, bir bütün halinde geminin toplam yoğunluğu, suyun yoğunluğundan daha düşük olur (d_hava + d_çelik < d_sıvı). Böylece gemilerin su yüzeyinde kalmaları sağlanmış olur.

Bir geminin batmaması için, geminin ağırlığının, geminin yerine aldığı suyun ağırlığından daha az olması gerekir. Bu durumda, gemi suya batmaz ve yüzer. Ancak, gemiye fazla yük yüklenirse veya gemi su alırsa, geminin ağırlığı artar ve gemi batmaya başlar.

Bu durumda, geminin yerine aldığı suyun ağırlığı, geminin ağırlığından daha az olur ve gemi batmaya başlar. Bu nedenle, gemilerin yük kapasitesi ve su geçirmezliği de, geminin batmaması adına bir hayli önemlidir.

Zaten gemilerin hasar aldığında batmasına yol açan sebep de havanın yerine geçen suyun, geminin toplam yoğunluğunu arttırmasıdır. Dolayısıyla, bunun önüne geçmek için gemi içine perde adı verilen su geçirmez bölmeler inşa edilir.

Bu perdeler sayesinde eğer bir bölge su almaya başlarsa toplam yoğunluğun gemiyi batıracak seviyeye ulaşması önlenmiş olur.

Bilinmesi gereken bir başka husus da, gemilerin belirli bir yük taşıma kapasitesine sahip olduğudur. Eğer gemi aşırı yüklenirse, geminin yoğunluğu artar ve bu durumda gemi batma tehlikesiyle karşı karşıya kalabilir.

Bu tür bir durumun önüne geçmek için gemilerin gövdelerinde emniyet çizgisi adı verilen bir bölge, farklı bir renkle boyanır. Böylelikle geminin aşırı yüklenip yüklenmediği pratik bir şekilde anlaşılabilir.

“Peki gemiler nasıl oluyor da koca koca dalgalarla, rüzgarlarla veyahut çeşitli dış etkilerle baş edip alabora olmuyor?” sorusunun cevabını merak ediyor olabilirsiniz.

Eğer gemiye binme tecrübesi yaşamışsanız o yalpalanma hissini biliyorsunuzdur. Gemilerin büyük dalgalar, rüzgarlar ve diğer dış etkilerle başa çıkabilmesi, gemi tasarımının bir parçasıdır.

Gemilerin bu tür zorluklarla nasıl başa çıktığını açıklayan birkaç faktör bulunmaktadır. Bunlar genel hatlarıyla aşağıdaki gibidir:

Gemi tasarımı: Gemiler, denizdeki zorlu koşullarla başa çıkabilecek şekilde tasarlanmıştır. Örneğin, geminin gövdesi, dalgaların etkisini dağıtmak ve geminin dengesini korumak için belirli bir şekle sahiptir. Ayrıca, geminin ağırlık merkezi ve boyutları, geminin dengesini korumak ve alabora olmasını önlemek için dikkatlice hesaplanır.

Stabilite sistemleri: Birçok modern gemi, geminin dengesini korumak için stabilite sistemlerine sahiptir. Bu sistemler, geminin dengesini otomatik olarak ayarlar ve geminin çok fazla yana yatmasını veya alabora olmasını önler. Bunlar metasantr hesaplamalarıyla sağlanır.

Deneyimli mürettebat: Gemi mürettebatı, denizdeki zorlu koşullarla başa çıkmak için eğitilmiştir. Mürettebat, gemiyi güvenli bir şekilde yönetmek ve dalgalar, rüzgarlar ve diğer dış etkilerle başa çıkmak için gerekli manevraları yapmak için deneyim ve bilgiye sahip olmasıyla geminin stabilliği sağlanır.

Hava durumu izleme: Gemi mürettebatı, hava durumunu yakından izler ve olası fırtınaları veya diğer tehlikeli koşulları önceden tespit eder. Bu, mürettebatın gemiyi güvenli bir şekilde yönlendirmesine ve gerektiğinde rota değişiklikleri yapmasına olanak sağlar.

Bu faktörlerin her biri, geminin denizdeki zorlu koşullarla başa çıkmasına yardımcı olur. Sıra geldi deniz suyunun tuz oranı ve sıcaklığının gemilerin yüzmesine olan etkilerini incelemeye.

Deniz Suyunun Gemilerin Yüzmesine Olan Etkileri

Deniz suyunun sıcaklık, soğukluk ve tuz oranı gemilerin yüzme kabiliyetini etkilemektedir. Bu etkiler genellikle küçük olsa da, belirli durumlarda önemli olabilirler.

Tuz oranı: Tuzlu su, tuzsuz suya göre daha yoğun olduğu için, bir gemi tuzlu suda daha yüksek bir kaldırma kuvveti deneyimler. Haliyle, geminin tuzlu suda daha yüksek bir yük kapasitesine sahip olabilecektir. Özetle, bir gemi tuzlu okyanus sularında daha fazla yük taşıyabilirken, aynı gemi tatlı su bir gölde daha az yük taşıyabilir.

Sıcaklık: Sıcaklık faktörü de suyun yoğunluğunu etkilemektedir. Soğuk su genellikle sıcak sudan daha yoğun olduğu için, bir gemi soğuk suda daha yüksek bir kaldırma kuvveti deneyimler. Tahmin edebileceğiniz üzere bu durum da, geminin soğuk suda daha fazla yük taşıyabileceğini gösterir. Ancak, bu etki genellikle tuz oranının etkisinden daha küçüktür.

Bu faktörler, geminin tasarımında ve operasyonunda dikkate alınır. Örneğin, bir geminin “taslak”ı (su altında kalan bölümünün derinliği), geminin belirli bir su yoğunluğunda belirli bir yük taşıyabileceği şekilde ayarlanır. Eğer gemi farklı bir su yoğunluğuna (örneğin, tuzlu okyanus suyundan tatlı su bir göle) geçerse, geminin taslağı ve dolayısıyla yük kapasitesi değişebilir.

The post Gemiler Nasıl Yüzüyor, Neden Batmıyor? appeared first on Drippingain.