YİBO Öğretmenleri (Fen ve Teknoloji-Fizik, Kimya, Biyoloji- ve Matematik) Proje Danışmanlığı Eğitimi Çalıştayı 2010-2 MIKNATISIN MANYETİK ALAN ETKİSİNİ KULLANARAK YAYSIZ YATAK TASARIMI
Hazırlayan EMİN BAYRAM ŞIRNAK CİZRE YİBO HATİCE FIRAT-ORDU YOĞUNOLUK YİBO PROJE DANIŞMANLARI Prof.Dr. Bekir AKTAŞ Prof.Dr. Yaşar YILMAZ GEBZE ŞUBAT- 2010
SUNUM AKIŞI AMAÇ GİRİŞ MATERYAL ve YÖNTEM SONUÇ ÖNERİLER ve TARTIŞMA KAYNAKLAR TEŞEKKÜR
AMAÇ 1. Mıknatısın manyetik alan etkisini kullanarak yatakta yaylara alternatif oluşturan malzemelerin araştırılması, 2. Mıknatısların aynı kutuplarının birbirini zıt yönde uyguladıkları itme kuvvetinden yararlanarak bu kuvvetin yayların esnekliği yerine kullanılması 3. Günlük hayatımızda kullandığımız eşyalarımıza farklı bakış açıları getirmek ve farklı tasarılar geliştirmek 4. Fen ve Teknoloji derslerinde öğrencilere manyetik kuvvetler ile ilgili eğlenceli ve akılda kalıcı somut bir materyal olarak sunabilmek 5. Öğrencilerin olaylara farklı ve pratik çözümler getirmelerine yardımcı olmak 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. Mıknatıslar sabit mıknatıs elektromanyetik mıknatıs olmak üzere iki çeşittir. Sabit mıknatıslar, mıknatıs taşı gibi doğada mıknatıslanmış halde bulunan maddeler olabileceği gibi, NdFeB, Sm-Co, Sm-Fe mıknatıslar gibi yapay olarak hazırlanmış alaşımlar da olabilir. Elektrik motorları, hoparlörler gibi elektrik enerjisini hareket enerjisine veya hareket enerjisini elektrik enerjisine çeviren aletlerde kullanılır. Elektromıknatıs en basit haliyle sarmal şekil verilmiş bir telin iki ucuna gerilim uygulanarak elde edilir. Elektromıknatıslar, elektrik motorları,parçacık hızlandırıcılar, röleler gibi cihazlarda, yüklü parçacıkları saptırmak veya elektrik enerjisini hareket enerjisine çevirmek gibi birçok amaç için kullanırlar
Kullanım alanları Kil temizleme ( Demirli minerallerin ayrımı. ) Manyezit zenginleştirme ( Serpatin ve demirli bileşiklerin ayrımı ) Artıklardan metal kazanımı Bor zenginleştirme ( Demirli içerikler, kil, arsenik ve mika uzaklaştırılması ) Magnetik zenginleştirme Atıklardan metal ayrımı Ahşap, plastik, gıda v.b. sektörlerde istenmeyen metallerin ayrılmasında Sıvılar içindeki demir bileşiklerinin ayrılmasında Dökümden gelen metalin ayrımında Seramik ve cam sektöründe hammadde ve ara ürünlerde demir ve bileşiklerinin ayrılmasında Yüksek alan şiddetli magnetik çubuklar, seramik, cam, gıda, plastik, madeni yağ, boyalar, kuru ve sıvı ortamlarda demir ve diğer magnetik metallerin tutulmasını sağlar
Mıknatısların çevrelerinde bir magnetik alan vardır. Bu magnetik alan çizgileri kuzey kutbundan(n) başlar,güney kutbunda sonlanır(s)
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.
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. 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 Oersted içinden akım geçen bir telin çevresinde magnetik alan oluştuğunu gözlemlemiş ve magnetik alanla elektrik akımı arasında bir ilişkinin olduğunu belirtmiştir. Bu durumu göz önünde bulunduran Amper, 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 Amper, mıknatıslanmamış madde içinde dolanan akımlar olduğunu ve maddenin magnetik özelliklerinin bu kapalı devre akımlarından oluştuğunu söylemiştir. 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. Carl Friedrich Gauss Andre M. Ampere James Clerk Maxwell H.C. Oersted Wilhelm Weber
MATERYALLERİMİZ 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.
YÖNTEM 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.
Silikon yapıştırıcısı kullanılarak mıknatıslar uygun bir şekilde yerleştirildi
Mıknatısların kendi aralarındaki etkileşimi gözönünde Bulundurularak yerleştirme düzeninden daha fazla verim elde etmek için ; yapım aşamasında çeşitli değişiklere gidildi. Değişikliklerin fotoğrafdaki gibi olması kararlaştırıldı.
Mıknatısların yerleştirilme işlemi bittikten sonra yatak prototipinin yerleştirileceği zemin hazırlandı.yatağın alt ve üst parçalarının yanlara kaymayı önleyici destekler köşelere yerleştirildi.
Alt ve üst parçalar estetik açıdan güzel görünmesi için tülle kaplandı
Oda görünümü kazandırmak için iki kenarına kartondan duvarlar yapıldı.duvarlara iki pencere bir kapı ve bir tablo perdeler yapıldı.
Alt döşeme havlu kullanılarak döşendi.estetik açıdan süslemeler yapıldı. Projemiz istenilen şekilde tamamlandı.
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.
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.
Kaynakça 1. Zengin Mehmet Prof. Dr, Lise 2 Fizik, Paşa Yayıncılık, Ankara, 1998 2. Beiser Arthur, Çağdaş Fiziğin Kavramları, Üniversite Kitabevi, Diyarbakır,1988-1989 3. www.ankara.edu.tr 4. www.hacettepe.edu.tr 5.www.wikipedia.com.org 6. www.google.com.tr
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.