Rehber | Kategoriler | Konular
MERKEZ VE MERKEZKAç KUVVETi
Alm. Zentripetal-und Zentrifugal-kraft (f), Fr. Force (f) centripéte et centrifuge, İng. Centripetal, centrifugal force. Bir merkez çevresindeki dönme hareketinde, cismi merkeze doğru çeken kuvvete merkezcil kuvvet, bunun ters yönünde ve eşit şiddette cismi merkezden uzaklaştırmaya çalışan kuvvete de merkezkaç kuvveti adı verilir.
Düzgün dâiresel dönme hareketinde merkeze doğru bir ivme vardır. Hareketli cisim, bir kütleye sâhip olduğuna göre, bu kütlenin merkeze doğru bir ivme kazanabilmesi için yine merkeze doğru bir kuvvet etkisinde kalması gerekir. Merkezcil kuvvet denen bu kuvvet var olmazsa merkezcil ivme de mevcut olamaz ve sonuçta dönme hareketi yapılamaz. Meselâ bir ipe bağlanarak döndürülen taş parçasının dâiresel hareket yapması, merkezcil bir kuvvet tatbik etmekle, yâni onu iple merkeze doğru çekmekle mümkün olmaktadır. Dönmeyi sağlayan bu kuvvet ortadan kalkınca, meselâ taşı bağlayan ip kopunca, taş yörüngeye teğet olarak fırlar gider. İp kopmadığı sürece sistem, dengeli olarak dönme hareketini devâm ettirir.
Denge için merkezcil kuvvet, zıt yönde ve ona eşit şiddette başka bir kuvvet meydana getirir. Bu kuvvete, merkezden dışa doğru yöneltilmiş olduğundan merkezkaç kuvvet veya santrifüj kuvvet adı verilir. Merkezkaç kuvvet, hakîki bir kuvvet değil, bir cisme dönme hareketi yaptırmak için tatbik edilen merkezcil bir kuvvete tepkiden ibârettir.
Dâiresel yörüngenin yarıçapı (r), bu yörüngede hareket eden cismin çizgisel hızı (v), açısal hızı (w) ise, merkezcil ivme:
Dâiresel hareket yapan cismin peryodu (bir devir süresi) (T), frekansı (sâniyedeki devir sayısı) (f) ise:
Merkezcil kuvvet ise, Dinamiğin temel prensibine göre F= ma ifâdesinden bulunabilir (m, dâiresel hareket yapan cismin kütlesi).
Merkezcil ivme ve kuvvet prensibi, arz etrâfında dönmek üzere fırlatılan bir uyduya tatbik edilerek gerekli hesaplamalar yapılır. Meselâ bir roket, arz yüzeyine paralel olarak yâni yatay doğrultuda hangi hızla atılmalıdır ki çekim kuvvetini yenip uydu olabilsin. Arzın yarıçapı yaklaşık 6400 km (64.105 m) olduğuna göre:
V= 8.103m/s= 8 km/s= 28.800 km/h bulunur. Demek ki, roket, yatay olarak 8 km/s'nin üstünde bir hıza sâhip olursa, hava direnci olmadığı farz edildiğine göre, bir uydu olarak arzın çevresinde dönecektir. Endüstride farklı yoğunluktaki cisimleri birbirinden ayırmak için santrifüj cihazları kullanılmaktadır. Bir çubuk üzerine biri demirden diğeri alüminyumdan yapılmış aynı hacimde iki cisim geçirilip bunlar birbirine bir iple bağlanır. Çubuk düşey bir eksen etrâfında döndürülebilmektedir. Her iki cismi eksenden eşit uzaklıkta bulundurup, sistem w açısal hızı ile döndürülecek olursa, demirin dışa doğru kaydığı ve alüminyumu da berâberinde götürdüğü görülür. Bu tecrübe aynı hacimdeki cisimlerde demirden olana etkiyen merkezkaç kuvvetinin alüminyumunkinden daha büyük olduğunu ortaya koyar. Cisimlerin hacimlerini V, yoğunluklarını da ?1 ve ?2 ile gösterecek olursak;
bulunur. Şu halde merkezkaç kuvvet kütle, dolayısıyle yoğunlukla doğru orantılıdır. Yoğunluğu büyük olan cisim, daha büyük kuvvet etkisi altında kalmaktadır. Bu özellikten faydalanılarak yoğunlukları farklı farklı olan cisimleri birbirinden ayırmak için santrifüj âletleri yapılmıştır. Yoğunlukları birbirinden pek az farklı bâzı maddeler bir sıvı içine karışmış olsa, bunların yerçekimi etkisi ile çökelmesi uzun zaman alır. Bu ayırma işi, merkezkaç kuvveti etkisinde birkaç dakikada mümkün olabilmektedir. Yapılacak iş, bu parçacıklara etkiyen ivmeyi, g yerçekimi ivmesinin birkaç katına çıkarmaktır.
Bir silindir içindeki su veya hava molekülleri de silindir içinden geçen bir eksene bağlı kanatçıklarla döndürülünce dışa doğru sürüklenirler, böylece dışta yoğunlaşma, ortada ise seyrekleşme olur. Seyrek bölgeye açılan borulardan su veya hava emme olayı, yoğun bölgeye açılan borulara ise su veya hava basma olayı meydana gelir. Aspiratörler, merkezkaçlı tulumbalar, elektrikli süpürge ve zirâatte kullanılan selektörler bu prensibe göre çalışırlar. Ayrıca dönme hızı regülatörlerinde ve debriyaj türlerinde kullanılırlar. Virajların eğimli yapılma sebebi de, merkezkaç kuvvetini ağırlık bileşeni ile dengelemek içindir.
Çamaşır makinasındaki çamaşırların santrifüj yoluyle sıkılması hattâ kurutulması, santrifüjlü meyve sıkma makinalarında meyve suyu elde edilmesi de aynı prensibe dayanır.
e-posta adresimize mail atabilirsiniz.