Sarmal Yaylar ve Bunların Özellikleri 7. Sınıf Fen Ve Teknoloji Ders Kitabı sayfa 54-57
Bazı tükenmez kalemlerin içinde yaylar bulunur. Bu yaylar ne işe yarar?
Bazı tükenmez kalemler içindeki yay, Kalemin ucu dışarıda iken, yay sıkıştırılarak, kalemin ucu içine tekrar sıkıştırılarak girmesi görevini yerine getirir.
1. SARMAL YAYLARI TANIYALIM
Bir banyo süngerini sıkıştırdığınızda, bir yayı çektiğinizde veya şişmiş bir balona parmaklarınızla
bastırdığınızda uyguladığınız kuvvetin cisimler üzerindeki etkisi nasıl olur?
Kuvvet geçici olur. parmağımızı kaldırdığımızda balon tekrar eski haline gelir. Yayı bıraktığımızda yay tekrar eski haline gelir.
Bu soruyu cevaplayabilmek için aşağıdaki etkinliği yapalım:
1. ETKİNLİK: Yaylarla Oynayalım
Malzeme listesi: Sarım sıklığı ve tel kalınlığı farklı iki yay
Amaç: Yayların esneklik özelliklerini ve yayı sıkıştıran nesneye karşı yayın bir kuvvet uyguladığını gözlemlemek.
Etkinliğin yapılışı
• 3-4 kişilik gruplar oluşturunuz.
• Yayları sıkıştırıp bırakırken sıçrayıp kimsenin bir yerine gelmemesine dikkat ediniz.
• Yaylardan birini alınız. Yayı iki parmağınızın arasında tutunuz. Yayı önce hafifçe, sonra daha büyük bir kuvvetle sıkıştırıp bırakınız.
• Sizin yaya, yayın parmaklarınıza uyguladığı kuvvetlerin yönlerini söyleyerek bir arkadaşınızdan söylediklerinizi deftere yazmasını isteyiniz.
• İki elinizle yayın birer ucundan tutarak önce hafifçe, sonra daha büyük bir kuvvetle gerip bırakınız. Sizin yaya, yayın ellerinize uyguladığı kuvvetlerin yönlerini arkadaşlarınıza söyleyerek yazdırınız.
• Yayı masanın üzerine dik bir konumda yerleştiriniz ve avucunuzun ortasıyla üzerine bastırarak sıkıştırınız. Yine sizin yaya, yayın elinize uyguladığı kuvvetlerin yönlerini arkadaşlarınıza söyleyerek yazdırınız.
• Yaya uyguladığınız ve yayın uyguladığı kuvvetleri her bir durum için ayrı ayrı çizerek gösteriniz.
• Aynı işlemleri ikinci yay için tekrarlayınız.
Sorular
1. Yayı sıkıştırdığınızda ya da gerdiğinizde ne gözlemlediniz?
Yayı sıkıştırdığımızda, merkezden elimizde doğru bir kuvvet uyguladı. Yayı gerdirdiğimizde çevreden merkeze doğru bir kuvvet uyguladı.
2. Yaya uyguladığınız kuvveti ortadan kaldırınca ne gözlemlediniz?
Yaya uyguladığımız , sıkıştırma ve gerdirme kuvvetlerini ortadan kaldırdığımızda, serbest bıraktığımızda, yay tekrar eski haline gelmiştir.
3. Yaya uyguladığınız kuvvet değişince nasıl bir farklılık ortaya çıktı?
Yay uyguladığımız kuvvet değişince, daha hızlı bir şekilde sıkıştırma yaptığımız takdirde, yayın tekrar eski haline gelirken uyguladığı kuvvette o kadar hızlı ve sert olmuştur. Bizim uyguladığımız sert kuvveti tekrar geri iletmiştir.
4. Yayın parmaklarınıza, ellerinize ve avcunuza uyguladığı kuvvetlerin yönü aynı mı? Neden?
Yayın, sıkıştırma denemesinde parmaklarımıza, avucumuza veya elimize uyguladığı kuvvet yönü aynıdır.
5. Etkinlikte kullandığınız iki yay arasında ne gibi farklılıklar gözlemlediniz? Bunu nasıl açıklarsınız?
Yayın metal cinsine, ve et kalınlığına göre, sıkıştırmak için gereken kuvvet ve, onun verdiği kuvvet farklıdır.
Etkinlikte de gözlemlediğiniz gibi yay, sünger, balon gibi cisimlere kuvvet uygulandığında cisim şekil değiştirmektedir. Ancak uygulanan kuvvet ortadan kalkınca cisim eski şeklini almaktadır. Kuvvet uygulandığında şekil değiştiren ve kuvvetin etkisi kalktığında eski şeklini alan cisimler esnek cisimler olarak adlandırılır.
Yaylar esnek cisimlerdir. Yayların esneklikleri yayın tel kalınlığı, sarım sıklığı, uzunluğu gibi özellikerine göre değişir. Etkinlikte yayı sıkıştırmak veya germek için kuvvet uyguladığımızda yayın da zıt yönde, elimize bir kuvvet uyguladığını gözlemledik. Yaya uyguladığımız kuvveti artırınca yayın uyguladığı kuvvetin de arttığını belirledik. Yaya uyguladığımız kuvveti ortadan kaldırdığımızda ise yay eski şekline döndü.
Mancınık, top yapımının bilinmediği çağlarda kaleleri fethetmek için kullanılan basit bir savaş aracıdır. Mancınık; taş, yanan çaputlar ya da düştüğü zaman parçalanan çeşitli maddeleri fırlatan, kaşık biçimindeki bir silahtır. Mancınıkların yaylarla ilişkisini ve çalışma prensibini araştırınız.
Mancınıkların çalışma prensibi, yayların çalışma prensibi ile aynıdır. Mancınıkta, esnek bir cisim, çok sıkıştırılır, ne kadar sıkıştırma kuvveti yüksek olursa, gitti yer uzak ve daha hızlı gider. Yayda olduğu gibi serbest bırakılınca ortaya çıkan kuvvet cismi çok uzaklara iter.
Sizce paket lastiği de yaylar gibi esneklik özelliği gösterir mi? Paket lastiğini büyük bir kuvvetle gerdiğimizde ne olur? Lastikte ortaya çıkabilecek durum yaylarda da söz konusu olabilir mi? Bunu test edebileceğiniz bir deney tasarlayınız. Tasarladığınız deneyi arkadaşlarınıza açıklayınız ve uygulayarak sonucunu gözlemleyiniz. Sonra da aşağıdaki etkinliği yapınız:
Paket Lastikleri yaylar gibi esneklik özelliği gösterir. Paket lastiklerini çok gerdirildiğinde çekebileceği gücün üstüne çıktığı zaman, paket lastiği kopar. Yaylar çok gerdirildiğinde taşıyabileceğinden çok çekildiğinde yada sıkıştırıldığında esneklik özelliğini kaybedebilir, yada kopabilir. Yay çok gerdirildiğinde esneklik özelliği kaybolur, eski halini almaz.
2. ETKİNLİK: Bir Yay Yapalım
Malzeme listesi: 20 cm tel, silindir yüzeyli kalem
Amaç: Yayın esneklik özelliğinin sürekli olup olmadığını belirlemek
Etkinliğin yapılışı
• 3-4 kişilik gruplar oluşturunuz.
• Teli kaleminizin etrafına sıkıca sarınız.
• Yay haline gelen teli kaleminizin sivri ucundan çıkartınız.
• Yayı hafifçe gerip bırakınız. Meydana gelen değişikliği defterinize not ediniz.
• Yayı büyük bir kuvvetle gerip bırakınız. Gözlemlediğiniz değişikliği defterinize not ediniz.
Sorular
1. Yayı hafifçe gerip bıraktığınızda yayın şeklinde nasıl bir değişiklik oldu?
Yayı hafifçe gerip bıraktığımızda, yay eski halini aldı, ilk haline gelerek herhangi bir bozulma gerçekleşmedi.
2. Yayı büyük bir kuvvetle gerip bıraktığınızda yayın şeklinde nasıl bir değişiklik oldu?
Oluşturduğumuz yayı, kuvvetli bir şekilde gerdirdiğimizde, esneklik özelliği kayboldu. Tekrar eski haline gelmedi.
Birçoğunuz paket lastiğini gerdiğinizde şeklinin değiştiğini, serbest bırakınca eski durumunu aldığını gözlemlemişsinizdir. Bu durum, paket lastiğinin esneklik özelliği taşıdığını gösterir. Fakat uygulanan kuvvet arttığında lastik bu özelliğini kaybedebilir. Hatta kopabilir. “Bir Yay Yapalım” etkinliğinde benzer durumun yaylar için de geçerli olduğunu gözlemledik. Yaylar da çok büyük bir kuvvet uygulandığında esneklik özelliklerini kaybedebilir.
2. YAYLAR VE DİNAMOMETRE
Önceki yıllarda, kuvveti ölçmek için dinamometre kullanıldığını ve dinamometrenin içerisinde bir yay bulunduğunu öğrenmiştiniz
Yayların esneklik özelliğinden yararlanarak bir dinamometre tasarlayınız. Tasarınızı arkadaşlarınıza açıklayınız. Sonra gerekli malzemeleri seçerek tasarladığınız dinamometreyi yapınız. Dinamometrenizle çeşitli kuvvetler ölçünüz ve sonuçlarını birimleriyle yazarak arkadaşlarınıza sununuz.
Yayların esneklik özellikleri kuvvet ölçerken ne gibi yararlar sağlar? Bu soruyu cevaplayabilmek için aşağıdaki etkinliği yapınız:
Yayların esneklik özelliği sayesinde, bir kuvveti ölçtükten sonra, dinamometredeki yay
3. Etkinlik Yayların Özelliklerini Kullanalım
Malzeme listesi: Sarmal yay, birim ağırlıklar (1 N, 2 N, 3 N, 4 N, 5 N), karton, ip, üçayak, destek çubuğu, bağlama parçası, cetvel
(Uyarı: Sıkıştırılan veya gerilen yaylar eski hâllerine geri dönerken tehlike oluşturabileceğinden yaylarla yapacağımız etkinliklerde dikkatli olunuz.)
Amaç: Yayların esneklik özelliklerinden yararlanarak dinamometre yapmak ve kuvvet ölçmek
Etkinliğin yapılışı
– 4-5 kişilik gruplar oluşturunuz.
– Üçayak, destek çubuğu, bağlama parçası ve sarmal yayı kullanarak fotoğrafdaki düzeneği oluşturunuz.
– Kartonu şerit biçiminde keserek fotoğraftaki gibi destek çubuğunun üzerine yapıştırınız.
– Sarmal yayın en alt noktasını kartonda “0” olarak belirtiniz. Cetvel yardımıyla kartonun üzerini işaretleyerek cetvel modeli oluşturunuz.
– Birim ağırlıkları bir ip kullanarak sırayla sarmal yaya asınız. Her bir ağırlık asıldığında sarmal yayda meydana gelen uzama miktarını hazırladığınız cetvel modeli yardımıyla belirleyiniz.
Defterinize, yandaki gibi bir tablo çizerek belirlediğiniz değerleri tabloya yazınız.
Ağırlık (N)
1
2
3
4
5
Uzama miktarı
(cm)
Tablodan yararlanarak defterinize yandaki gibi bir “Ağırlık-uzama miktarı” grafiği çiziniz.
Grafik çizilirken 1 N’luk kuvvetin kaç birim kareye veya kaç mm uzunluğa karşılık geleceğini belirleyerek grafiğinizde işaretleyiniz. Benzer şekilde her 1 cm uzamanın grafikte ne kadar uzunlukla gösterileceğini de belirleyip işaretleyiniz.
Sorular
1. 1 N’luk ağırlık, kullandığınız sarmal yayı ne kadar uzattı?
1 N ağırlık sarmal yayımızda 1 cm lik uzunluk meydana getirdi.
2. Her bir birim ağırlık asılınca sarmal yaydaki uzama miktarı nasıl değişti?
Her birim ağırlık arttırılınca yayımızda uzman eşit aralıklarda oldu
3. Çizdiğiniz grafiği nasıl yorumlarsınız?
Grafiğimiz 45 derecelik bir açı oluşturdu.
4. Bu grafikten yararlanarak ağırlığını bildiğimiz bir cismi yaya astığımızda yayın ne kadar uzayacağını bilebilir miyiz? Nasıl?
Ağırlığını bildiğimiz bir cismin yayı ne kadar uzatacağını bilebiliriz.
5. Yaptığımız dinamometrede kullandığımız yayın cinsi veya kalınlığı değişirse aynı grafiği elde edebilir miyiz? Neden?
Dinamometrede yayın cinsi ve kalınlığı değişse de grafik olarak elde edeceğimiz, görüntü aynı olur.
Etkinlikte birim ağırlıklar ve sarmal yaydan yararlanarak bir dinamometre yaptık. Birim ağırlıkların sarmal yayda meydana getirdiği uzama miktarları ile bir grafik oluşturduk. Dinamometrede kullanılan yayın cinsi ve kalınlığı yapılacak ölçümleri etkiler. Çünkü yayın esneme özelliği sarmal yayın yapıldığı maddenin cinsine ve kalınlığına göre değişir. Bir birim ağırlık esneklikliğini farklı sarmal yayların kullanıldığı dinamometrelerde farklı miktarda uzamalara neden olur. Bunun için bir dinamometre ile oluşturulan ağırlık-uzama miktarı grafiğinden sadece o dinamometre ile yapılan ölçümlerle ilgili verilmeyen bulunabilir.
Bulalım
a. Şekildeki dinamometrelerden hangisinin yayının esneklik özelliği daha azdır? Neden?
a şekilndeki 10N olan dinamometrenin esnekliği daha azdır. Çünkü daha ağır cisimleri tartan yaylar daha kalın ve daha az esnek olması gerekir.
b. Şekildeki dinamotrelerin kancalarına ayrı ayrı 2N ağırlığındaki cisimler asılıyor. Bu durumda dinamometrelerin yaylarındaki uzama miktarları için ne söylenebilir?
5Nlik b’deki dinomometre daha esnektir. Daha çok uzar. 10 Nlik dinometrede 1 birim 5Nlik dinamometrede 2 birim olarak uzar.
Kendimizi Değerlendirelim
1. Günlük yaşantınızda kullandığınız esnek cisimlere örnekler veriniz.
Günlük hayatımızın bir çok alanında yaylar ve esnek cisimler kullanılır, yatak içlerinde, sünger, lastik çeşitleri, arabaların dingil gövde arasında, tükenmez kalemlerde v.b.
2. Dinamometrelerin nasıl ölçüm yaptığını açıklayınız.
Dinamometreler, esnek yay kullanılarak çalışır. Dinamometreye verilen ağırlık veya kuvvet, içindeki yayı uzatır. Dinamotrenin yay esneklik özelliğine göre dışında ölçeklendirme yapılır. Yayın uzaması sonunda ölçeğin geldiği noktada kuvvet ve ağırlığı ölçmüş olur.