Sarkaç Nedir? Sarkaç Hareketinin Formülleri ve Yasaları Çalışma Prensibi

1

Sarkaç nedir? Sarkaç nasıl çalışır, sarkaç hareketinin formülleri ve yasaları nelerdir? Ünlü sarkaçlar ve sarkaçların kullanımı hakkında bilgi.

Sarkaç Nedir? Sarkaç Hakkında Bilgi

Sarkaç

Sabit bir nokta ya da eksen çevresinde ağırlığının etkisiyle salınım yapan hareketli katı cisimlerden oluşan maddesel sisteme sarkaç denir. Bir sarkaç denge durumundan uzaklaştığında onu eski konumuna getirmiş eğiliminde olan geri döndürme kuvvetleri gelişir. Bu kuvvetlerin ortaya çıkışı ağırlığa bağlıysa ağırlıklı sarkaçtan, geri döndürme kuvveti esnek bir cismin bozulmasından kaynaklanıyorsa esnek sarkaçtan sözedilir.

Basit Sarkaç

Basit (matematik) sarkaç, esnek olmayan, ağırlıksız bir telle sabit bir noktaya asılı ve ağırlıklı bir noktadır. Gerçekte böyle sarkaçlar yoktur. Kuramsal nitelikteki bu sarkaca benzer sarkaçlar yapılabilir. Örneğin basit bir sarkaç bir ipin ucuna küçük metal bir top asılarak gerçekleştirilebilir. Bu metal top hafifçe yana çekilip bırakıldığında iki yana doğru salınım hareketi yapar. Burada salınım, iki kuvvetin etkisine bağlıdır. Bu kuvvetlerden sarkacın ipine uygulanan onu yana doğru çekerken, ikinci kuvvet olan yerçekiminin etkisi de onu aşağıya doğru çeker. Sarkacın tam bir salınım yapması için geçen süreye periyot adı verilir. Bu süre sarkacın ağırlığıyla ilgili olmadığı gibi, salınımların çapıyla da bağlantılı değildir. Yani salınımlar küçülürken bile salınım süresi sabit kalır. Bu bağlamda basit bir sarkacın periyodu, sarkacın ağırlık merkeziyle, bağlama noktası arasındaki uzaklığın kareköküyle doğru, yerçekimi ivmesinin kareköküyle ters orantılıdır. Yani periyot (T), sarkacın ağırlık merkeziyle, bağlanma noktası arasındaki uzaklık (L) ve (g) yerçekimi ivmesi arasında kurulacak bağlantı

\displaystyle T={{\left( L/g \right)}^{1/2}}

biçimindedir. Bu formül, 1583’te salınımın değişmezliğini bulan Galileo’nun ortaya attığı dört yasadan çıkartılır.

Bunlar:

1- Küçük salınımlann eşzamanlılık yasası:

Bir sarkacın salınımlarının süresi küçük olmak koşuluyla genliğin değerinden bağımsızdır.

2- Maddeler Yasası:

Basit bir sarkacın salınımlarının periyodu, sarkacın oluştuğu maddeden bağımsızdır.

3-Uzunluk Yasası:

Basit bir sarkacın salınımlarının periyodu, sarkacın ağırlık merkeziyle bağlanma noktası arasındaki uzaklığın kareköküyle doğru orantılıdır.

4- İvmeler Yasası:

Basit bir sarkacın periyodu, yerçekiminden doğan ivmenin kareköküyle ters orantılıdır.

Sarkaçların çeşitli türleri ve çok değişik kullanım alanları vardır. Jeologların yaptığı maden araştırmalarında duyarlılığı yüksek olan Holweck-Lejay’in esnek sarkacından yararlanılır. Herhangi bir yerde bulunan maden cevheri ya da petrol o yerin ivmesinde düzensizliğe neden olduğundan ivmenin bulunan değeri buradaki maden yatağının miktarı ya da cinsi hakkında bilgi verir.

Foucault Sarkacı

Foucault Sarkacı

Foucault sarkacı

Sismograf sarkaçların da düşey ve yatay sarkaç olmak üzere iki çeşidi vardı. Bu sarkaçlar jeofiziksel araştırma yöntemlerindeki deprem hareketlerinin ortaya çıkarılması bazı yapıların denge durumlarının araştırılması amacıyla kullanılır. Bir başka sarkaç türü de Foucault sarkacıdır. Léon Foucault tarafından gerçekleştirilen bu sarkaç dünyanın dönüşünü gösterir. Sarkaçlardan zamanı ölçmek ve saat hareketlerini ayarlamak için de yararlanılır. Saat hareketlerinin düzenlenmesinde sarkaç kullanımını ilk düşünen Christiaan Huygens‘dir. Galileo’nun salınım süresinin değişmezliğini bulmasından sonra 1656’da Hollandalı matematikçi Christiaan Huygens ilk sarkaçlı saati yaptı.

Sarkacın küçük salınımları arasında zaman farkı bulunmadığından, saatin çarkının dönüşü düzenlidir. Sarkacın tepesi bu çarka bağlı bir çift dişliye tutturulmuştur. Bu dişlilerde saatin akrep ve yelkovanına bağlıdır. Duyarlı saatlerde sarkaç sıcak ve soğuktan etkilenmeyen invar’dan (nikelli çelik) yapılır. Bu tür sarkaçlara denkleştirici sarkaç denilir ve genellikle sarkaçlı saatlerin sarkaçları bu türdendir. Mermilerin hızının ölçülmesinde kullanılan balistik sarkaçlar ise uzun süre bu amaçla kullanılan tek alet olma özelliğini korur.


1 Yorum

Bir Yorum Yazmak İster misiniz?