MIKNATISIN MANYETİK ALAN ETKİSİNİ KULLANARAK YAYSIZ YATAK TASARIMI

Transkript

1 YİBO Öğretmenleri (Fen ve Teknoloji-Fizik, Kimya, Biyoloji- ve Matematik) Proje Danışmanlığı Eğitimi Çalıştayı MIKNATISIN MANYETİK ALAN ETKİSİNİ KULLANARAK YAYSIZ YATAK TASARIMI EMİN BAYRAM HATİCE FIRAT PROJE DANIŞMANLARI Prof. Dr. Bekir AKTAŞ Prof. Dr. Yaşar YILMAZ GEBZE ŞUBAT- 2010

2 Proje Adı: Manyetik Alan Etkisini Kullanarak Yaysız Yatak Tasarımı PROJENİN AMACI Mıknatısın manyetik alan etkisini kullanarak yatakta yaylara alternatif bir esneklik kaynağı oluşturan tasarım yapmak. Yay zamanla deforme olmaktave esnekliğini yitirirler. Yay yerine doğal mıknatısları kullanarak daha uzun ömürlü ve daha sağlam yataklar üretilebilir. Amaç Metni : Mıknatısların aynı kutuplarının birbirini zıt yönde uyguladıkları itme kuvvetinden yararlanarak bu kuvvetin yayların esnekliği yerine kullanılması amaçlanmıştır. GİRİŞ Magnetit ya da mıknatıs taşlı adı verilen doğal mıknatıs bir demir oksit (Fe 3 O 4 )bileşiğidir ve ilk olarak Manisa dolaylarında bulunduğu söylenir. Mıknatıslar; demir, nikel ve kobalt gibi maddeleri çekme özelliği gösteren cisimlerdir. Doğal mıknatısların çektiği demir, nikel ve kobalt gibi maddelere magnetik maddeler denir. Bu maddeler doğal mıknatısın yakınına konulduğunda mıknatıs özelliği kazanırlar. Manganez, paladyum, bizmut gibi maddeler doğal mıknatısla etkileşmediklerinden mıknatıslık özelliği kazanmazlar. Bu çeşit maddelere de magnetik olmayan maddeler denir. Düz bir yüzeyde düzgün olarak yayılan demir tozlarının üzerine bir çubuk mıknatıs konulduğunda, demir tozlarının çoğunun mıknatısın uçlarında toplandığı gözlenir. Çekme özelliğinin çok daha fazla olduğu bu uç bölgelere mıknatısın kutupları adı verilir. Dünyanın da manyetik bir alanı vardır. Bu alanın etkisi ile ağırlık merkezinden asılan çubuk mıknatıs kuzey-güney doğrultusunu gösterir. Yüklü cisimlerin elektrik alanı olduğu gibi mıknatıslarında çevrelerinde bir magnetik alan vardır. Mıknatısların magnetik özelliklerini gösterebildiği bölgeye mıknatısın magnetik alanı denir. Bir çubuk mıknatıs ikiye bölündüğünde oluşan her parçanın yine N ve S kutuplu bir mıknatıs olduğu, bölme işlemine atom boyutuna kadar devam edildiğinde yine her parçanın iki kutuplu mıknatıs olduğu görülür. O hâlde tek kutuplu mıknatıs elde etmek mümkün değildir. Magnetik alanın yönü, alanı oluşturan mıknatısın N kutbundan çıkıp S kutbuna giren alan çizgilerinin yönüdür.bir mıknatısın magnetik alan çizgileri,mıknatısın uçlarına yakın bölgelerinde daha sık, uzak bölgelerinde ise seyrektir. Magnetik alanın şiddeti, alan çizgilerinin sık olduğu yerde büyük, seyrek olduğu yerde ise küçüktür. Manyetik alan, mıknatıstan uzaklaştıkça etkisi hızlı bir biçimde azalır. Şekil 1 ve Şekil 2 de karşılıklı konmuş iki çubuk mıknatısın kutuplarının oluşturdukları magnetik alan çizgileri görülmektedir. Şekil.1 Aynı kutupların manyetik alan çizgileri

3 Şekil.2 Zıt kutupların manyetik alan çizgileri Karşılıklı iki kutup arasında oluşan manyetik alan çizgileri birbirlerine paralel ve eşit aralıklı olduğunda böyle alanlara düzgün magnetik alan denir. Bir ortamın magnetik alan şiddeti; ortamın cinsi ve mıknatısın alan şiddeti ile değişir. Wilhelm Weber, mıknatıslanmayı açıklamak üzere moleküler teoriyi ortaya atmıştır. Bu teoriye göre magnetik maddelerin (demir gibi) molekülleri iki kutuplu küçük bir mıknatıs gibidir. Mıknatıslanmamış magnetik maddede bu küçük mıknatıslar gelişi güzel dağıldıklarından birbirlerinin magnetik alanlarını yok ederler(şekil 3). Dolayısıyla madde çevresinde magnetik alan oluşmaz. Bu magnetik madde mıknatıslandığında moleküler mıknatıslar, zıt kutupları uç uca gelecek şekilde sıralanarak madde çevresinde magnetik alanı olan bir mıknatıs hâline gelir (Şekil 4) -Şekil 3- -Şekil 4- İşte bir ucuna mıknatıs temas eden demir çivinin diğer ucunun mıknatıs gibi davranması bu nedenledir. H. C. Oersted, içinden akım geçen bir telin çevresinde magnetik alan oluştuğunu gözlemlemiş ve sonucu magnetik alanla elektrik akımı arasında bir ilişkinin olduğunu belirtmiştir. Bu durumu göz önünde bulunduran Andre M. Ampere mıknatıslanmamış madde içinde dolanan akımlar olduğunu ve maddenin magnetik özelliklerinin bu kapalı devre akımlarından oluştuğunu söylemiştir. Maxwell elektrik ve manyetik alanların uzayda dalga formunda sabit ışık hızında ilerlediğini bulmuştur Gauss'un geliştirdiği, manyetik alanın yatay yoğunluğunu ölçmeye yarayan metod, 20. yüzyıl ortalarına kadar kullanılmaya devam etti. Gauss ayrıca, Dünya'nin manyetik alanının iç (çekirdek) ve dış (manyetosfer) kaynaklarını ayırmak için gereken matematiksel teoriyi de geliştirdi Günümüzün atom teorisi de bu görüşü desteklemektedir. Nötr bir atomun elektronları hem kendi eksenleri etrafında, hem de çekirdek etrafında dönerler. Elektrona ait bu hareketlerin her

4 biri çember şeklindeki iletken halkadan geçen çok küçük akımın oluşturduğu magnetik alana eşittir. Oluşan bu alanın yönü elektronun dönme yönüne yani akım yönüne bağlıdır. Maddeleri oluşturan atomların çoğunda elektronlar tarafından oluşturulan magnetik alanlar vardır. Bu alanların bileşkesi sıfır ya da sıfıra yakın değerde olur. Madde magnetik alana konulduğunda devreler birbirine paralel düzlemlerde ve aynı akımlar geçirecek şekilde düzgün bir durum alır. Demir, nikel ve kobalt gibi ferromagnetik maddeler bu özelliktedir. Ferromagnetik olmayan maddeler, alüminyum ve bakır gibi dış magnetik alanda etkilenmez ve mıknatıs özelliği de kazanmaz. Mıknatısların aynı kutuplarının birbirlerine uygulamış oldukları zıt yönlü kuvvetlerin etkisini yataklardaki yay sistemi gibi kullanarak yatakların esnemesini daha konforlu hale getirebiliriz. Aynı kutuplar birbirine yaklaştıkça birbirine uyguladıkları itici kuvvet aradaki mesafenin karesiyle ters orantılı olarak artar.belli bir noktada durmasını sağlar. Uzaklaşma yönünde ise üzerindeki kılıf mesafeyi korur. Mıknatısların etkileşimi sırasında yatak alt ve üst parçalarının yana kaymalarını önlemek için köşelere çubuklar yerleştirilerek esnemenin manyetik alan yönünde oluşmasını sağlayabiliriz. MATERYAL VE YÖNTEM Projemizde materyal olarak mıknatıs, iğne, köpük, havlu, tül,silikon, tahta çubuklar ve çeşitli ebatlarda karton kulllandık. Bu projeyle mıknatısların aynı kutuplarının birbirlerine uygulamış oldukları zıt yönlü kuvvetlerin etkisini, yataklardaki yay sistemi gibi kullanarak yatakların esnemesini daha konforlu hale getirmeye çalıştık. Proje yapımına başlamadan önce; yapılacak işlerin kağıt üzerine taslağı çıkarıldı. Bu taslakta mıknatısların hangi sıklıkta ve konumda yerleştirileceği hesaplandı ve bu yerleşim için tablo hazırlandı. Sonra bu tabloya uygun ölçülerle köpükler kesilerek mıknatısların yerleştirileceği oyuklar açıldı. ( Fotoğraf 1) Fotoğraf 1 Silikon yapıştırıcısı kullanılarak mıknatıslar uygun bir şekilde yerleştirildi(fotoğraf 2-3-4)

5 Fotoğraf -2 Fotoğraf -3 Fotoğraf -4

6 Mıknatısların kendi aralarındaki etkileşimi gözönünde bulundurularak yerleştirme düzeninden daha fazla verim elde etmek için ; yapım aşamasında çeşitli değişiklere gidildi. Değişikliklerin fotoğraf -4 deki gibi olması kararlaştırıldı. Mıknatısların yerleştirilme işlemi bittikten sonra yatak prototipinin yerleştirileceği zemin hazırlandı.yatağın alt ve üst parçalarının yanlara kaymayı önleyici destekler köşelere yerleştirildi. (Fotoğraf -5) (Fotoğraf -5) Alt ve üst parçalar estetik açıdan güzel görünmesi için tülle kaplandı. (Fotoğraf -6) (Fotoğraf -6) Oda görünümü kazandırmak için iki kenarına kartondan duvarlar yapıldı.duvarlara iki pencere bir kapı ve bir tablo perdeler yapıldı. (Fotoğraf -7) (Fotoğraf -7)

7 Alt döşeme havlu kullanılarak döşendi.estetik açıdan süslemeler yapıldı. Projemiz istenilen şekilde tamamlandı.(fotoğraf 8-9) ( Fotoğraf-8) (Fotoğraf-8) SONUÇ Yapılan testlerde yatak prototipimiz istenilen sonucu vermiş olup yayların meydana getirdiği esnemenin benzerini mıknatıs kutupları ile gerçekleştirebileceğini göstermiştir.yatak üzerine konulan cisimler yatağı bir miktar esnetmiş, cisim kaldırılınca yatak eski konumuna geri dönmüştür.

8 ÖNERİLER Bu projede üst tarafta sabit zemin kullanılmıştır.bunun yerine sabit çerçeve esnek zemin kullanılabilirdi.köşelerdeki destekler köşenin tümünü saracak ve alt parçaya yapışık şekilde yapılabilir.ayrıca mıknatısları sabit bir lastik tüpün içine yerleştirseydik daha sağlam ve daha kararlı esneme hareketi kazandırabilirdik. Bu durumda yatağın tümüne değilde bölgesel yerlere esneklik kazandırabilirdi. Bu mantıktan yararlanarak çeşitliyerlerde yay yerine mıknaıslar kullanılabilir. Kaynakça 1. Zengin Mehmet Prof. Dr, Lise 2 Fizik, Paşa Yayıncılık, Ankara, Beiser Arthur, Çağdaş Fiziğin Kavramları, Üniversite Kitabevi, Diyarbakır, TEŞEKKÜR Bu çalıştayı düzenleyen sayın Prof. Dr.Mehmet AY a; projenin hazırlanmasında emeği geçen herkese, başta danışman hocalarımız sayın Prof. Dr. Bekir AKTAŞ ve sayın Prof. Dr. Yaşar YILMAZ a teşekkür ederiz.

9 Emin BAYRAM 12/03/1981 tarihinde Şırnak ın Uludere ye bağlı Uzungeçit Beldesinde, doğdu. İlk okulu köyünde tamamladı. Orta okulu Şırnak ın Beytüşşebap İlçesinde bulunan Şehit Yalçın Aydın YİBO da okudu. Lise 1. Sınıfı Gaziantep Yunus Emre Lisesinde Okudu, Lise 2. ve 3. Sınıfları Siirt tin Kurtalan İlçesinde bulunan Kurtalan ÇPL. Okudu. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Eğitim Fakültesi Fizik Öğretmenliği Bölümünü 2001 yılında bitirdi.2002 yılının Şubat ayı atmalarında Uludere Cumhuriyet İÖO. na Fen Bilgisi Öğretmeni olarak atandı Yılının Ağustos Ayı celbinde altı aylığına askerliğini yapmak üzere öğretmenlik görevine ara verdi. Askerlik dönüşü Uzungeçit Lisesinde üç yıl Süreyle Okul Müdürlüğü yaptı Yılı Ağustos ayı İl İçi Atamalarıyla Cizre YİBO Atandı. Bu Okulda 2009 yılı Ocak ayı itibariyle muhasebe işlerinden sorumlu müdür yardımcısı olarak görev yapmaktadır. Hobileri; öğrencilerle uğraşmak, kitap okumak, çizgi film seyretmek, çocuklarıyla oynamak Hatice FIRAT 5 Temmuz 1982 yılında Samsun da doğdu. İlköğretimini Samsun Necatibey İlköğretim Okulu nda, orta öğretimini Samsun Tülay Başaran Anadolu Lisesi nde tamamladı. Ondokuz Mayıs Üniversitesi Fen Bilgisi Öğretmenliğini 2004 yılında bitirdi. Ordu İkizce Yibo ya sözleşmeli olarak atandı. Ve hala orda sözleşmeli öğretmen olarak çalışmaktadır. Hobileri ve ilgi alanları arasında sinema, tiyatro, matematik, resim ve zeka soruları bulunmaktadır. Yabancı dili İngilizce olup derecesi üst orta seviyedir.