Yaylar Tan yal m Anahtar Kavramlar yay esneklik dinamometre Pınarlar köyü, şehrin gürültüsünden uzak, doğayla iç içe olan güzel bir yerdi. Filiz Hanım ve smail Bey, kızları Nilgün ile birlikte, haftanın yorgunluğunu atmak için soluğu babalar n n bu köydeki evlerinde aldılar. Onları tertemiz bir çevre ve kuş sesleri karşıladı. Köyün derli toplu olması ve burada çöp diye nitelendirilen atıklara rastlanmaması dikkate değerdi. Belli ki bu köyün halkı ve buraya piknik yapmaya gelenler, kendilerine mutluluk veren doğayı temiz tutmaya özen göstermekteydiler. Filiz Hanım ve smail Bey, öğle yemeğini hazırlarlarken kızları Nilgün de dedesinin yeni aldığı trombolinde zıplayarak kahkaha atıyordu. smail Bey in babası, trombolini bir televizyon programında görmüş ve bu aletin vücut gelişimi için çok faydalı olduğunu öğrenmişti. Trombolinde zıplamanın torunu için iyi bir oyun olacağını da düşündüğünden, bu spor aletinden bir tane satın almış ve onu bahçesinin uygun bir köşesine yerleştirmişti. Kızlarının bu mutluluğunu gören Filiz Hanım, smail Bey e dönerek, Keşke ben de çocuk olsaydım, dedi. smail Bey, Bu mutluluğu yaşamak için çocuk olmaya gerek yok, istersen birlikte deneyebiliriz, diye cevap verdi. Ciddi misin? diye sordu Filiz Hanım. Trombolin bizi de çocuklar gibi zıplatır mı? Karı koca, komşularının şaşkın bakışları arasında tromboline çıkıp çocuklar gibi zıpladılar. Çok mutlu olmuşlardı. Kendilerine bu mutluluğu yaşatan içlerindeki çocuğa teşekkür ederek trombolinden indiler. 3 43. s. Sizce, Filiz Hanım, smail Bey ve kızları Nilgün, trombolinin hangi özelliği sayesinde zıplayabildiler? Aynı hareketi çimlerin üzerinde tekrarlasalardı, yine aynı yüksekliğe ç kabilirler miydi? Zıplayan kiflilerin ağırlığı değişirse trombolinin esneme miktar ve zıplayan kiflilerin ulaştığı yükseklik nasıl değişir? 68
1. Etkinlik Gözlemleyelim, nceleyelim Yaylarla Oynayal m Değişik tip ve boyuttaki yayları, günlük hayatımızın birçok alan nda görmekte ve kullanmaktayız. Sizce, yaylar n çok çeflitli kullan m alanlar na sahip olmas n n sebebi onlar n hangi özelli inden kaynaklanmaktad r? Bu marifetli aracı daha yakından tanımaya ne dersiniz? Bunları Yapalım Sınıfa getirdiğimiz yaylara itme ve çekme kuvveti uygulayalım. Hangi yaylara itme, hangilerine çekme kuvveti uygulad m z gözlemleyelim. Kuvvet uyguladığımız yayların özelliklerini, kalınlık-incelik ve sarımın sıklığı bakımından gözlemleyelim. değişik tip ve boyuttaki yaylar Yayları germek ve sıkıştırmak için hangi yönde kuvvet uygulad k? Uygulanan kuvvet ortadan kalktığında, yaylarda ne gibi değişiklikler meydana gelmektedir? Yukarıdaki yayların flekillerini defterlerimize çizelim. Bunları germek ve sıkıştırmak için uygulanmas gereken kuvvetlerin yönlerini, flekillerin üzerinde oklarla gösterelim. Kuvvet uygulanan yaylar, hangi yönde tepki verir? Verilen tepkilerin yönlerini oklarla gösterelim. 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. 4 43. s. Bir yayı sıkıştırmak için kuvvet uygularız. Örneğin, üzerine uzandığımız yata n yaylar ağırlığım z etkisiyle sıkışır. Bir yayı çektiğimizde, onu geren bir kuvvet uygulam fl oluruz. 69
Yayın Oluşturduğu Kuvvet Bir yaya uygulanan kuvvetin büyüklüğü, yayın gerilme veya sıkışma miktar n 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 oluflan kuvvet dengede olur. Yandaki şekilde görüldü ü gibi, cismi yaydan ayırdığımızda yay n ucu yukarı doğru hareket eder. Eğer yayın ucundan ayırdığımız cisim daha ağır olursa yay yukarı doğru daha hızlı hareket eder. Bu durumlar, yayın, kendisini geren cisme, eşit büyüklükte ve zıt yönde bir kuvvet uyguladığını gösterir. Acaba, bir yaya çok büyük bir kuvvet uygularsak ne olur? Bunu, yapacağımız bir etkinlikle görelim. 2. Etkinlik Gözlemleyelim, nceleyelim Yay Yapal m Bunları Yapalım Telleri, foto raftaki gibi sırayla ayn s kl kta çubuğa saralım ve çubuktan ay rarak bir yay elde edelim. Hem kalın hem de ince demir ve bakır tellerden yaptığımız yaylara parmaklarımızla farkl büyüklükte kuvvetler uygulayarak bu yaylar n özelliklerini gözlemleyelim. Kuvvet uyguladığımız yaylar; a. Telin kalınlık ve inceliğine göre, b. Ayn kal nl ktaki tellerin cinsine göre, nasıl tepki verdiler? Uyguladığımız kuvveti artırdıkça yaylarda ne gibi değişiklikler meydana geldi? 40 cm uzunluğunda farkl kalınl kta demir, bak r ve nikel krom teller 30 40 cm uzunluğunda silindir çubuk (Kalem olabilir.) 70
Yaylar Tan yal m Kuvvet ve Hareket 5 44. s. Yaya gereğinden fazla kuvvet uygulandığında yay, esneklik özelliğini kaybeder ve eski hâline dönemez. Yap s nda yay bulunan aletler tasarlan rken, bu aletlerin yap s ndaki yay n uygulanacak kuvvete uygun özellikte olmas gerekir. Bir cismin ağırlığını ölçmek için dinamometre (yayl el kantar ) kullanıldığını ö renmifltik. Yandaki foto rafta görüldü ü gibi bir elmayı dinamometreye ast m zda, elmanın ağırlığı dinamometrenin içindeki yayı uzatır. E er aynı dinamometreye bir poflet elma asarsak yay bu kez daha fazla uzar. Çünkü bir poflet elmanın ağırlığı daha fazladır. Kuvvet biriminin newton (nivton) olduğunu ve N ile gösterildiğini biliyoruz. Newton biriminin kullanılışın şu şekilde örneklendirebiliriz: Söz gelişi 100 g lık bir çikolatanın ağırlığı yaklaşık 1 N iken 1 kg lık şeker paketinin ağırlığı yaklaşık 10 N dir. Aşağıdaki resimde de görüldüğü gibi ağırlık ölçmek için kullanılan dinamometreler kullan lacak amaca göre 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. nce yay Kal n yay Aşağıdaki resimlerden de anlaşılacağı gibi, yaylar birçok alette kullanılır. Yaylar n bu aletlerde hangi amaçlarla kullan lm fl olduklar n aç klayal m. Yap m nda yay kullan lan aletlere çevremizden baflka örnekler verelim. Bu kapan da ifle yaramad... Yay 6 44. s. 71
Fen bilimleriyle uğraşan bilim insanlar için, ölçme, çok önemlidir. Bilim insanlar yaptıkları gözlem ve araştırmalarını, uygun ölçme araçlarını kullanarak anlamlı hâle getirirler. Örneğin, bir mühendis metre ve gönye gibi araçları kullanırken bir doktor 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 lasti e ya da yaya, farkl büyüklükteki a rl klar asarak bir dinamometre yapmaya ne dersiniz? 7 45. s. 3. Etkinlik Bulal m, Keflfedelim Bir Dinamometre Tasarlayal m Dikkat! S k flt r lan veya gerilen yaylar eski hâllerine dönerken tehlike oluflturabilir. Bu yüzden yaylarla etkinlik yaparken dikkatli olmal y z. Yaylar n esneklik özelli i, farkl amaçlarla kullan larak insan hayat n kolaylaflt rm flt r. Yaylar n bu özelli i olmasayd günlük hayatta kulland m z birçok aletin yap - lamayaca n biliyor muydunuz? Bir lasti i duvara sabitleyelelim. Bu lasti in yan na foto raftaki gibi dinamometre ölçe i olarak kullanaca m z bir kâ t flerit yerlefltirelim. Sayfa 70 de verilen bilgileri ve dinamometrenin günlük hayattaki kullan m n da göz önüne alarak bir dinamometre yapal m. Dinamometreye as lan a rl k artt kça lastikteki uzaman n da a rl kla orant l olarak artaca n unutmayal m. Yaptığımız bu dinamometreye farklı cisimler asalım. Ölçüm sonuçlarından yararlanarak defterimize Ağırlık-Uzama Miktarı grafiği çizelim. Lasti in ucuna asılan kütlelerin ağırlıkları ile lasti in uzama miktarı arasında nasıl bir ilişki vardır? Çizdiğiniz grafikte herhangi bir ağırlık için lasti in uzama miktarını nasıl tespit edersiniz? Bir cismin a rl 2,5 N ise bu cismin kütlesi kaç kg d r? raptiye lastik (ya da ince yay) 100 g l k befl adet kütle 30 cm lik cetvel kağıt şerit kalem atafl Yukarıdaki etkinlikte de görüldüğü gibi, 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 özelliğinden yararlan larak yap l r. Ancak uygulanan kuvvetin artırılması sonucunda lastiğin kopabileceğini veya yayın esnekliğini yitirebilece ini ve uzaman n kal c hâle gelebilece ini dikkate almak gerekir. Kendimizi De erlendirelim Aşağıdaki soruların cevaplar n defterimize yazal m. 1. 100 g lık bir cismi bir yaya taktığımızda yay, 18 cm uzamaktad r. Aynı yaya 100 g l k cisim yerine 250 g lık bir cisim asarsak yay kaç cm uzar? 2. Evinizde, pil ile çal flan ve pil yuvas n n içinde yay olan bir alet bulunuz. Yay burada ne amaçla kullan lm flt r? Aç klayal m. 72