BİLİM DAMLALARI
Doc.Dr. Selçuk ALSAN
ELEKTRİĞE DİRENÇ GÖSTERMEYEN METALLER (SÜPER-İLETKENLER)
13 atom berilyumun (Be) 1 atom uranyum (U) ile birleşmesinden elde edilen UBe13 alaşımını oluşturmak kolay olmadı. Fakat 1984’te fizikçi H.R.Ott ve arkadaşları bunu başardılar. UBe131 yıl geçmeden fizikte en önemli maddelerden biri haline geldi. UBe13’ün garip özellikleri vardır. Elektronlar UBe13 içinde boşlukta (vakum) bulunuşlarına göre, 200 kat daha ağırnaış gibi davranırlar. Düşük sıcaklıklarda UBe13, hem birbirine karşıt, hem birbirlerini tamamlayan iki yapı arasında gelip gider: Aşırı iletkenlik (süper iletkenlik) ve mıknatıslanamayış (anti-ferromanyetizm). İşin daha da ilginç yanı şudur: UBe13’ün süper-iletkenliği bugüne kadar bilinmeyen cinstendir. UBe13 bugün bilinen bütün süper iletkenlerden fazla Helyum 3 süper-sıvısına (süper-fluide veya aşırı sıvı) yakındır. Bu inanılmaz alaşım içinde neler olmaktadır?
Bir metalden elektrik akımının geçmesini sağlayan serbest elektronlar hem birbirleriyle, hem de altlarındaki kristal yapı ile etkileşirler. Bu etkileşimler sonucu, elektronlar gerçek kütlelerinden farklı bir kütleye sahipmiş gibi hareket ederler. Bu etkileşimler bir bakıma elbiseler gibidir. Elektronlar ne kadar etkileşime girerse, o kadar ağır gözükür. Boşlukta (vakum) ise bunun aksi olur: Elektronlar, olduklarından daha hafifmiş gibi davranır. Genellikle iletkenlerde elektronlar gerçek ağırlıklarından 10 kat daha hafif veya 10 kat daha ağır olabilir.
Zürih’den H.R.Ott ve H.Rudigier, ABD’de Los Alamos’- dan J.L.Smith ve Z.Fisk, geçen yıl UBe13 alaşımındaki elektronların normalden 192 kat daha ağır olduğunu buldular. Uranyum-platin alaşımı olan UPt3’te ise Leyde’den (Benelux ülkelerinden) J.J.M. Franse, elektronların normalden 180 kat daha ağır olduğunu buldu. Elektronların ağırlaşması normal fizikle açıklanamaz, bu bulgulara bir açıklık getirmek gereklidir.
Elektronları ağırlaşmış diğer alaşımlar da bilinmektedir: Cerium-alüminyum (CeAI3), cerium-bakır-silisyum (CeCuSi2) ve U2Zn17. Bütün bunlarda ortak olan şey, nadir toprak metallerinden birinin (cerium) veya bir actinide’in (uranyum) bir veya birkaç metalle alaşım yapmasıdır. Ağır metaller (U veya Ce) alaşıma 5f diye bilinen yörüngedeki elektronlarını verir, bu elektronlar atomdan kolay kopmaz. Daha hafif elementler (alimunyum, bakır, berilyum, platin, çinko) “p” veya “d” denen elektronları verir, bu elektronların atomdan kopması kolaydır. Bu iki tip elementin alaşımında, elektronlar uranyum atomları etrafında toplanır (f yörüngesini hatırlayarak). Fakat komşu “p” yörüngeleri sayesinde elektronlar bir yörüngeden diğerine atlayabilir. Elektronların etkili (ef- fektif) ağırlığı neden artmaktadır? Çünkü elektronlar hem uranyum atomları ile, hem de kendi aralarında etkileşmişlerdir.
Elektronlarının etkili kütlesi artmış olan bu atomların önemi, süper-iletken olmalarından gelmektedir. Bunun için önce süper-iletkenliğin ne anlama geldiğini görelim. Süper- iletkenlik (1911 ’de civada keşfedilmişti) bazı metallerin 0-20 K° (K=Kelvin derecesi. Kelvin derece sisteminde sıfır noktası -273°C’dır) sıcaklık arasında, elektrik akımına olan dirençlerinin kaybolmasıdır. Elektriğe direncin kaybolmasının nedeni elektronların çiftler oluşturmasıdır. Elektron çiftleri sür-
•A’
*1
- A. R.Ott, İK altıısılarda UB13 alaşımının özgül ısısınıölçerek yeni tip bir süper-iletken keşfetti. Resmin üst bölümünde soğutucu, alt bölümünde ise Ot t’un ölçmelerini yaptığı kalorimetre görülüyor.
tünme olmadan hareket eder, böylece enerji kaybı önlenir ve direnç sıfıra düşer. Bu durum süper-sıvılarda da görülür. Süper-sıvılarda (=aşırı sıvılar) akışkanlık sıfırdır, çünkü sıvı elektronları çiftler oluşturmuştur.
Süper-iletkenlik sayesinde çok kuvvetli manyetik alanlar (40 Tesla’ya kadar) oluşturulabilir. Klasik yöntemlerle bu imkansızdır. XX. yüzyılda keşfedilen bütün süper-iletkenlerde (alüminyum, kurşun, Nb3Sn vb.) elektronlar küresel simetri yapacak şekilde çiftler oluşturmuştur. Bu demektir ki, elektron çiftlerinde elektronların karşılıklı hareketi için belli bir simetri ekseni yoktur (fizik diliyle madde izotroptur). İzotrop tip süper-iletkenlikte, maddenin özgül ısısı (1 gr. maddenin sıcaklığını 1°C arttırmak için gerekli ısı) ısının logaritması ile orantılıdır. UBe13’ün özgül ısısı ise, ısının küpü ile oranlı olarak değişir. Demek ki UBe13, bir süpersıvı olan Helyum 3’e benzemektedir. Böylece metallerde yeni tip bir süper-iletkenlik bulunduğu anlaşılmış olmaktadır. Neden?
Uzun süredir süper-iletkenlik ile süper-sıvılığın doğanın ikiz kardeşleri olduğu bilinmektedir. Bunlardan ilki metalleri, İkincisi ise nötr gaz ve sıvıları içerir. Helyum 3’ün atomları, süper-sıvı yapmak için, süper-iletkenlerin elektronları gibi çiftler oluşturur. 1973’den beri bilindiğine göre Helyum 3 elektron çiftleri aşırı sıvı hallerinden birinde kendine özgü bir simetri ekseni gösterir (anizotroptur). Gerek Helyum 3’de, gerek UBe13’de özgül ısı ısının küpü ile değişir. Demek ki UBe13’ün iç yapısı bugüne kadar bilinen bütün süper-iletkenlerden farklıdır.
Bir çift oluşturan elektronlar birbirlerini çeker. Eski tip süper-iletkenlerde bu çekim, bir kristal ağın “fonon” denen titreşimlerine bağlıdır. Helyum 3’de ise bu çekim manyetiktir.
Şimdi süper-iletkenlik ile mıknatıslanma (ferro- manyetizm) arasındaki ilişkiyi görelim. Mıknatıslanma bir metaldeki manyetik momentlerin biririne paralel hal alışıdır. Helyum 3’de de manyetik momentler birbirine paralel olarak sıralanır. Bu hal süper-sıvılık halinin öncüsüdür. Süper-sıvılığı asıl yaratan şey süper-sıvıların atom hızlarının değişik oluşudur. Helyum 3’ün manyetik özelliklerinin farklı oluşu, kendine özgü bir simetri ekseni oluşu (anizotropluk) ile ilgilidir.
UBe13’ün manyetik durumu ne yazık ki Helyum 3’ünkinin tam tersidir: Manyetik momentler birbirine paralel olmayarak dizilir, buna anti-mıknatıslanma (anti- ferromanyetizm) denmektedir. U2Zn17 de böyledir. UBe13 ve U2Zn17’nin süper-iletkenliği henüz anizotropluğa bağlanamamıştır, fakat Helyum 3’ün süper-sıvı oluşunun nedeni ise ani- zotropluktur.
Moskova’lı iki araştırıcı, G.E. Volovik ve L.P. Gorkov, UBe13’de geometrik küp biçimi bir kristal yapısı buldular. Bu küpün simetrisi küresel değildi. Helyum 3 ise bir sıvıdır. UBe13’ün süper-iletkenliğini yok etmek için gereken manyetik alan (kritik manyetik alan) bütün diğer süper-iletkenlerden daha kuvvetlidir.
Böylece UBe13’ün önemi anlaşılmaktadır: Gelecek yüz-
ÖDÜLLÜ SORULAR
MATEMATİK:
1.2+2+2″ sayısının birtam kare olmasını sağlayan tüm n doğal sayılarını bulunuz.
2. ABC üçgeninde mÂ= 90°, bu üçgenin 0 merkezli çevrel çemberinin BC yayı üzerindeki bir nokta P,P nin AB ve BC üzerindeki izdüşümleri L.M ve [AP] /\[LMJ= Q olduğuna göre, OQ J^AP olduğunu gösteriniz.
FİZİK
- 1. Sayfaya dik yönde bir magnetik alan bulunmakta ve bu alan yarıçapı rı olan bir dairenin içinde zaman t’ye bağlı olarak Cıî şeklinde, bu yança- pın dışında ise Cit şeklinde artmaktadır. Herhangi bir yüklü parçacığın t=o anında n’den büyük bir r yarıçapta ve sıfır tıızla başlayarak, yörüngesinin yarıçapı değişmeden ivmelenebilmesi İçin C1/C2 oranı ne olmalıdır?
1. Bir doğru akım güç kaynağı, direki bilinmi- yen bir voltmetre ve değeri betV bir direnç veriliyor. Güç kaynağının iç direncinin basm#lfşekiMe bulunması İçin nasri bir yöntem izleyeceğinizi belirtiniz.
■vİİî:İİûI!!İ!!Iİİ1!I§IM^
MART SORULARINI DOĞRU YANITLAYAN OKUYUCULARIMIZ MATEMATİK: Özgür AKKUYU (İstanbul), Ali Aydın KOÇAN (Kayseri)
Fizik sorularını doğru yanıtlayan okuyucumuz yoktur.
(Mart sorularının yanıtlan 35. Sayfadadır.)
Hiç bir hayvan, diğer bir hayvana hayranlık duymaz. Blaise PASCAL
0 5d
m
C
□ □ □ □
.o
DAİREYİ BÖLME
Eşit uzunlukta üççizgi kullanarak bir dai-
reyi üç eşit parçaya ayırmak, şekilde görüldü–
ğü gibi kolayca gerçekleştirilebilir. Oysa sizden
istediğimiz daireyi eşit uzunlukta dört çizgi kul-
lanarak alanları eşit dört parçaya ayırmanız.
(Çizgilerin doğru olması gerekmiyor, ancak ke-
sişmeleri yasak.)
MAKARA
Makaraya bağlı bir ipin ucunda 150 kg.lık bir gülle bulunmaktadır. İpin diğer ucundan 150 kg. ağırlığında bir cambaz tırmanmaya başlarsa, gülle yukarıya doğru mu yoksa aşağıya doğru mu hareket eder?
MINİTESTI
Boşluklara hangi şekiller gelmelidir?
O’dan 15’e kadar olan sayıları birer kez kullanarak karelere öyle yerleştirin ki;
a. Bütün diagonallerin toplamı,
b.Bütün satırların toplamı,
c. Bütün sütunların toplamı,
d.İkiye ikilik alınabilecek bütün dört kareli dörtgenlerin toplamı 30’a eşit olsun.
(Not: Zor gibi görünen bu sorunun tam 384 değişik cevabı var.)
HAVA TAHMİNİ
Hava tahmini yapan ıkı istasyondan şu sonuçlar alınır:
1. İstasyon: Yağmur yağacak.
2.İstasyom Yağmur yağmayacak.
1. İstasyonun doğruluk oranı 2/3, 2. İstasyonun ise 3/4 olduğuna göre; bu bilgilere dayanarak yağmur yağma ihtimalini bulabilir misiniz?
Geçen sayımızdaki Düşünme Kutusu sorularının yanıtları 11. sayfamızdadır.
GARİPLER KOYU
“Garipler” köyünün iki üyesi olan A ve B yaptıkları garip davranışlarla ünlüdürler. A, Pazartesi, Salı ve Çarşamba günleri yalan, diğer günler doğru söylemektedir. B ise Perşembe, Cuma ve Cumartesi günleri yalan, diğer günler doğru söylemektedir. Güneşli bir gün şu önermeleri yaparlar:
A: “Dün benim yalancı günlerimden biriydi.” B: “Dün benimde yalancı günlerimden biriydi.” Bu konuşma haftanın hangi gününde geçebilir?
sihirli
KARE
|———- 1
i ? i
o
B
J
1_
Dr. Nuri GÜLDAU *
K
ısaca tanımlanmak istenirse, mağaralar, yeraltında kayalar içinde gelişmiş doğal boşluklardır. Bir maden galerisi veya bir hayvanın kazdığı tünelimsi sığınaklar mağara değildir.
İki tip mağara verdir: 1. Prirner mağara
1. Sekonder mağara. Primer mağara, kendisini çevreleyen kaya ile cynı zamanda gelişmiştir. Sekonder mağaralar ise, anakayanın oluşumundan daiha sonraki bir aşamada gelişmiştir. Üzerinde ayrıntılı olarak durmak istediğimiz karstik mağaralar; yani başta kireçtaşı ve benzeri kolay eriyebilen kayalar içinde gelişmiş olan mağaralar sekonder mağaralardır.
Yurdumuzda, binlercesinin bulunduğunu tahmin ettiğimiz karstik mağaralar, suyun taşları eritmesiyle oluşurlar. Bu kimyasal işleme kor- rozyon denilmektedir.
Dünyamızda hemen hemen hiçbir taş yoktur ki suda erimesin. Yalnız taşların erime yoğunluğu, taşın kimyasal yapısına bağlı olarak değişir. Doğada en çok eriyen taş kayatuzudur, en ez eriyen taşlardan birisi ise kuvarstır.
Kayatuzu, çok kolay eriyen taş türü olması nedeni ile yeryüzünde açık bir yerde pek rastlanılmaz. Yeraltında suların erişebildiği derinliklerde ise tamamen eridiğinden, buralarda ka- yatuzu olarak değil ancak tuzlu su veya acı su
- MTA Enstitüsü Temel Araştırmalar Dairesî, ANKARA
f durumunda rastlanılır. Diğer taşlara göre kolay eriyen bir diğer taş ise aiçıtaşıdır (jips). Yeryüzünde yaygın olmamakla birlikte, alçıtaşı kayaları içinde gelişmiş mağaralara ve galerilere rastlamak olasıdır.
Dünyada ve yurdumuzda da çok geniş alanlar kaplayan kireçtaşı, alçıtaşıölçüsünde olmamakla birlikte, diğer taşlara göre kolay eriyen bir kaya türüdür. 25°C’de 1 litre suda 12 mgr. kireçtaşı eriyebilir. Dolomitin erime derecesi aynı koşullarda kireçtaşmdan biraz daha yüksektir.
Kireçtaşı ve dolomitlerin suda erimeleri bir tekim kimyasal ve fiziksel olayların sonucudur. Su (H2G) bilindiği gibi karbond-ioksidi (CC2) eriterek, bira ve gazoz gibi içeceklerden tanıdığımız karbonikasiti (H2C03) oluşturur. Bu asit, kireçtaşmı (CaCOs) veya dolomiti (Ca Mg (C03)2 etkiIiyerek, onların kristal yapısını fiziksel olarak parçalar Ca, Mg ve 003 iyonlrrına ayırır. Bu erime elayıŞekil 1’de olduğu gibi şematize ve formüle edilebilir.
Şekil 1’de görüldüğü gibi suda erimiş halde ne kadar çok CD2 varsa, o oranda kireçtaşı erir. Sudrki CC2 miktarı, çevresindeki havanın C02 mlktrrı ile değru orantılı olarak artar veya azalır. Hcvadaki C02 miktarı ortalama olarak 340 ppm. (parts per milliçn) dir. Çevredeki havanın C02 mikterı arttığı zaman, sudaki C02 miktarı da doğal olarak artar. Bir kova destMe edilmiş su açıkta bırakıldığında, kısa bir zaman sonra havanın CO/i suya diffuzyonla eriyik halinde
r«t m«
Tı«
Alçıtaşı Dolomit | Kireçtaşı | Mermer
Kumtaşı
Taşların Srim# Yoğunluktan Am İMnmnâ Kimyasal FormüliI irime ölçüsü Î25°C}
Kayatuzu NaCt 385,5 Gr/ît
Jips 0aS04 – 2H*0 2.1
Dolomit CsMg (003)a “
Kafsft CaC03 mt2 * „
mm OftOOj mn w ^
Kuvars SiO? OJSm w
Şekll 2 : Mağaraların oluşumu ve gelişimi.
hava
‘ kireçtaşı * Coc6^--i î \ 1 | ı1 | ^r—ı—r- r–1 r • r a ı 1 i 1 ı 1 ı 1 t
CaC0j4C^ H20 ^=î Cq\ 2 HCOj’*
I I
kireçtaşı kireçtaşı eriyiği
Şekil 1
geçecektir. Bu su 40 mgr. CaC03 eritebilir. Topraktaki organik artıkların bakteriler aracılığıyla oksidasyonu sonuncu, toprak havasındaki C02 miktarı nefes aldığımız havanınkinin 100 katına kadar yani 10.000*»50.000 ppm. değerine çıkabilir. Bu nedenle yeraltı suyunda veya mağara sularında daha büyük ölçülerde CaC03 çözeltilerine rastlaşmaktadır. Bu miktar bazen 200 mgr/ It’ye ulaşabilir. Bu değerler yeraltında bulunan büyük karstik boşluk ve galerilerin nasıl gelişebileceklerini açıklayabilir.
MAĞARALARIN GELİŞMESİ
Bir mağaranın oluşabilmesi için önkoşul, kaya içinde suların hareket edebileceği bir çatlak veya yarık sisteminin bulunmasıdır. Çatlak sistemlerinin çok dar olması, onların kısa zamanda traverten çökelleri ile tıkanmalarına neden olur. Yarık ve çatlak sistemleri dışında, kayaların tabaka düzlemleri veya komşu kaya formasyonların dokanak yüzeyleri de karstlaşma- nın başlayabileceği zayıf zonlardır. Karbonikasit- çe zengin sular basınç altında, kayalardaki bu en ince çatlaklara girerek kireçtaşlarını eritmeye başlar. Karstlaşmanın başlangıç safhasında, yarık ve çatlaklar henüz iyice genişlememiş bulunduğundan yağış suları tarafından doldurulmuştur (Şekil 2, blokdiyagram 1). Bu aşamada kireçtaşının erimesi ile yarık ve çatlakların genişlemeleri düzenlidir; yani çatlaklar tüm kenarları boyunca eşit biçimde eriyerek genişler. Bu nedenledir ki, yarık ve çatlakların enine profilleri oval veya elips biçimindedirler (Şekil 3,
1.ve 2. sütunlar).
- Kayalardaki yarık ve çatlaklar erimeler sonucu, zamanla büyüyerek birleşmeleriyle geniş galeriler ve tünellere dönüşür. Yağış suları artık bu genişlemiş olan galerilerden ve tünellerden hızla akarak, daha aşağılardaki karstik boşlukları doldurur (Şekil 2, blokdiyagram 3-4). Tüm yarık ve çatlakların sularla dolu olduğu bu zona, firyatik zcn adı verilir. Burada su basınç altındadır ve yavaş hareket eder. Bu devamlı olarak suya doygun olan zonun üstünde, çoğu zar man kuru olan vadoz zonda ise mağara ve galeriler sadece seyrek olarak sular tarafından işgal edilirler. Bu zonun geniş karstik boşluklarında sular hızla dahâ aşağılara hareket ederler, dolayısıyla içlerinde çakıl ve kum taşıya-
Ş«kil 3 MAĞARA PROFİLLERİNİN GELİŞİM EVRELERİ
bilirler. Bu partiküller. kireçtaşlarını fiziksel olarak derinlemesine aşındırırlar (erozyon). Vadoz zonda, içinde su «kan galeri ve mağaraların tabanları hem erozyonla hem de korrozyon- la derinliğine kazılarak, derin yeraltı kanyonları ve vadileri oluşur (Şekil 3, 3. ve 4. sütunlar). Tecrübeli bir mağaracı, bir mağaranın enine ve boyuna profillerinden, mağaranın hangi zonlarda geliştiğini kolaylıkla anlayabilir. Mağaraların elips veya oval profil gösteren kısımlarının firyatrk zonda, derinliğine kazılmış olan kesimleri ise vadoz zonda gelişmişlerdir. Bir mağara genel olarak başlangıçta firyatik zonda, daha sonra karstik yerşkı suyunun derinlere çekilmesi sonucu, vadoz zonda gelişimini sürdürür (Şekil 3). Canlı varlıklara benzer biçimde, mağaralar da gelişimleri sonunda yok olurlar. Mağaraların yok olması tavanındaki ve yan duvarlarındaki kaya bloklarının gevşeyerek düşmeleri île başlar ve bu blokların mağara boşluklarını tamamen bloke etmeleri ile son bulur.
MAĞARA İÇİ ÇÖKELLERİ Dikitler, Sarkıtlar« ve Sütunlar
Mağaraları bu denli çekici kılan, mağara boşluklarının zifiri karanlıkları yanında kuşkusuz kir içinde gelişmiş olan traverten çekelleridir. Bu çökeller çok değişik biçimlerde gelişirler. Mağaraların en yaygın traverten şekilleri dikitler, sarkıtlar ve sütunlardır. Kireçtaşının erimesi gibi travertenin çökelmesi de kimyasal bir olaydır. Bünyesinde kireçtaşı bulunan sudan COj •kaybı sonucu CaC03 çökelir. Mağara içinde traverten çökellerinin gelişmesinde, ftıağara tavanını oluşturan kireçtaşı formasyonunun kalınlığı, bu tavanın üstünde toprak örtüsünün bulunup bulunmadığı ve bitki örtüsüönemli rol oynarlar.
Toprak ve bitkt örtüsü olmayan çıplak bir araziye düşen kar veya yağmur suları kayaların yarık ve çatlaklarından hızla sızarak bir mağara boşluğuna girdiğinde, mağara tavanında çökelti meydana getirmediği gibi orada erimelere neden olur ve tavanda bacavari oyuklar gelişir (Bkz. Şekil 4, sol üst köşe). Çünkü, çıplak kireçtaşıüzerine düşen yağmur suyunun içindeki az miktardaki C02 yarıklardan aşağılara sızarken kısa zamanda harcanarak miktarı düşeceğinden, bu su mağara boşluğuna girer girmez, mağara havasından COz gazı transfer etmek durumunda kalacak ve dolayısıyla yeniden kireçtaşı eritecektir, öte yandan, toprak ve bitki örtüsü olan bir araziye düşen yağış suları yüksek miktardaki C02’li toprak havasından etkilenerek, karbonikasitce (H2 C03) çok zengin bir duruma gelecek ve dolayısı«ile yarık ve çatlaklardan aşağılara inerken bol miktarda kireçtaşı eritebilecektir. Buna rağmen, bu suyun içerdiği C02 gazı basıncı 400 ppm’in altına düşmeyebilir. Bu değer» normal mağara havasındaki C02 basıncından daha fazladır. Bu nedenle, çatlaklardan mağara boşluğuna giıen sudan maçı? ra«, havasına C02 gazı uçacaktır. Sudan C02‘in kaybına bağlı olarak kireçtaşıçökelecektir. Bu çökelen kireçtaşları tavandan aşağıya doğru buz saçakları gibi sarkıtları oluştururken, yare damlayan sulardan çökelen travertenler ağaç gövdesi gibi yükselerek dikitleri oluşturacaktır (Şekil 4, sağ köşe). Sarkıtların ve dikitlerin birbirleri Ne kavuşması ile sütunlar oluşacaktır. Sarkıtlar, dikitler ve sütunlar çek değişik gö–
Şekil
B
Elekt. Müh. Emrehan HALICI
Oeçerr Bayımızda başlattığıma bilgisayarlar ile ilgili yom ¿izimizin ilkinde, bilgisayarlann lam tarihçesini vermiştik. Dizinin bu ikinci yazısında, bilgisayar fiziği ile ilgili bilgiler aktarmayı amaçlıyoruz. Dizinin Ueriki bölümlerinde, bilgisayar aritmetiği, mantığı, programiamasf ve dilleri gibi konularda popüler düzeyde yazılar yer alacak*
ilgisayar denilince çoğu kişinin aklına en karışık elektronik devreleri ve nasıl çalıştığı bir türlü an (aşılamayacak esrarengiz moka- nizmalar gelir. Oysa günümüz bilgisayarı çok sayıda elektronik parçalardan oluşmasına rağmen, tüm makinada ancak birkaç tip temel devre bloku bulunur. Bu devreler modern radyo ve televizyonda kullanılan birçok devreden daha basittir. Bunlardan bazıları giriş sinyalleri üzerinde mantık işlemleri yapan devreler, bilgi depolayan elemanlar (örneğin bu elemanlar, içle- sinde “O” ya da “I” i’kil¡-sayılarından birini saklar ve flip-flop olarak adlandırılır) ve aksesuar devreleri (koaksial hat sürücüler, dijital goster-
—
yeler vb i olarak sınıflandırılabilir.
Mantık işlemleri yapan elemanlar – ki bunlara “kapı” denir- yaptıkları işlemlere göre isim alırlar. Örneğin giriş sinyalleri üzerinde VE işlemi yapan elemanlara VE kapıları veya -işlemi yapan elemanlara VEYA kapıları denir. Diğer kapı türleri, DEĞİL ¡kapıları, VE DEĞİL kapıları, VEYA DEĞİL KAPILAjRI, ve DIŞLAYAN VEYA kapılarıdır. Bu kapılardan ileriki sayılarda de; taylıca bahsolunacaktır.
Bir kapı türü değişik devrelerle gerçekleştirilebilir. Eğer devrede diyotlar kullanılmışsa OL (diyot lojik-mantık-), diyot ve transistörler kullanılmışsa DTL (diyot-transistör lojik), transistörler kullanmışsa TTL (transistör-transistör lojik) <ile yapılmış denir.
Mantık devrelerinde giriş ve çıkış değerleri voltaj değerlerine -göre “O” veya “1″ olarak adlandırılır. Eğer volta£ seviyesLbettrU bir~ değerin jüstuJidejse^^^^ altında ise “0” olarak kabul edilir (pozitif lojik). Bunun tersi de yani yüksek seviyeli voltajlar “0”, düşük seviyeli
voltajlar ,#1” olarak da kabul edilebilir (negatif lojik). Önemli olan, belirli bir voltaj seviyesinin üstünde olan voltajlara u0” veya “1” değerinin verilmesi, bu seviyenin altındaki voltajlara ise tersi olan değerin verilmesidir.
Mantık devrelerinde genellikle dört tip elemana rastlanır: Dirençler, kapasitörler, diyotlar ve transistörler. Dirençler bilindiği gibi elektrik akımının geçmesine karşı koyan elemanlardır. Kapasitörler ise elektrik yükünü depo ederler.
Bir yarı iletken diyot, P ve N tipteki (P tipine anot, N tipine katot denir) ŞEKİL (1), iki yari iletken maddenin birleştirilmesiyle oluşur.
Bu iki değişik tipteki maddenin tam birleş–
Şek. 4 : İki girişli bir VE kapısı
X
Y
VE
me noktasındaki elektriksel davranışları diyo- tun incelenmesinde çok önemlidir. Eğer diyota uygulanan voltaj anodu katottan daha pozitif yapacak şekilde ise diyot için düz polarlanmış denir ve bu şekilde polarlanmış bir diyot elektrik akımını geçirir (yani kısa devre gibi davranır) ŞEKİL 2 (b).
Eğer diyota uygulanan voltaj anotu katottan daha negatif yapacak şekilde ise buna ters po- larlama (kutuplama) denir ve bu durumda diyot elektrik akımını hemen hemen hiç geçirmez (yani açık devre gibi davranır) ŞEKİL 2 (c). İdeal diyot karakteristiği şekil (3) ’de verilmiştir.
Ancak gerçek diyot davranışı, idealden biraz sapmalar gösterir. Şimdi bir VE kapısı devresinin diyotlar kullanılarak nasıl yapıldığını görelim. Şekilde iki girişli bir VE kapısı ve bunun doğruluk tablosu görülmektedir.
E,
VE kapısında giriş değerlerinden herhangi biri “0” ise çıkışın “0”, eğer girişlerin tümü “1” ise çıkışın “1” olduğu tablo incelenirse ko layca görülür. Aşağıda diyotlardan yapılmış bir VE devresi görülmektedir.
—5 volt uygulayalım. Bu bir VE devresi olduğundan çıkışta 0 VE 0 = 0 yani —5 volt görmemiz lazım. Acaba görebilecekmiyiz? İki diyota da —5 volt uygulandığında katotları anotlarına göre daha eksi voltajda olacağından diyotlar düz polarlanacak ve kısa devre gibi davranacaktır. ŞEKİL (6) bu durumu gösteriyor:
Çıkışla girişler kısa devre olduğundan, çıkışta —5 volt yani “0” değeri gözlenecektir. Bu doğruluk tablomuzun birinci satırına karşılık gelmektedir.
Şek. 8 K1
Devrede —5 voltun “0” değerine -f5 voltun ise “1” değerine karşılık geldiğini kabul edelim. (Bu değerler devre yapısına göre değişebilir.) Şimdi X ve Y uçlarına “0” sinyali yani
X girişine 0, y girişine 1 sinyali verilirse yani X = —5 volt ve y = +5 volt olursa Dx kısa devre Dy ise açık devre olur. Bu durum ŞEKİL (7)’de gösterilmiştir. Bu durumda 2 çıkışı—5 volt ile kısa devre olduğundan çıkışta yine —5 volt yani “0” değeri görülür.
Tablonun diğer satırları da benzer şekilde açıklanabilir.
Transistörler fiziksel yapılarına göre birden fazla türe ayrılır. Burada kısaca P N P tipi transistor tanıtılacaktır. Bir P N P transistor P N ve tekrar P tipi yarı jletken maddenin birleştirilmesiyle oluşur. ŞEKİL (8). Ortadan çıkan uca baz, kenar uçlara ise emiter ve kollektör adı verilir.
Bu transistor kabaca Şekil 9’da görüldüğü gibi modellenebilir.
Transistor kesilme modunda iken emiter, silme, aktif ve doyum modlarıdır.
Transistor kesilme modunda iken emiter, baz ve kollektör arası açık devre olur ve akım
ö-
h
t>p h
Şek. 9
Şek* f*
geçirmez. Aktif madunda iken kollektör, emiter ve bazdan geçen akımlar birbirlerine bağımlıdır ve kontrol edilebilirler. Transistor doyum mo- dunda ise emiter ve kollektör arası hemen hemen kısa devre gibi davranır. Kollektör, baz ve emiter voltajları yaklaşık eşit olur.
Bilgisayar devrelerinde transistörlerın aktif mcdu kullanılmaz. Kullanılan transistörler devredeki voltaj değerlerine göre kesilme veya doyum modunda bulunurlar.
ŞEKİL (10)’da bir DEĞİL kapısı ve doğruluk tablosu, şekil (11)’de ise bu kapıyı gerçekleştiren devre görülmektedir. Devrede —3 Volt yani “0” değerine, 0 volt ise “1” değerine karşılık gelmektedir. Girişe —3 volt yani “0” değeri uygulandığında transistor doyuma girerek emiterdaki toprak bağlantısı kollektörle kısa
|1®I||Y|
|o||î|
|I||O|
devre olacak ve çıkışta sıfır volt yani “1” d ğeri görülecektir. Bu durumda diyot açık devr dir.
X’e sıfır volt yani “1” değeri verildiğin transistor kesilme moduna girecek bu ara diyot kısa devre olacak ve çıkışta “0” değeri karşılık gelen —3 volt görülecektir.
Bir kapı devresi çok değişik kombinasy larda gerçekleştirilebilir. “O” ve “1” mantık ğerlerine karşılık gelen vöftaj seviyeleri o pıyı gerçekleştirmede kullanılan devre yapısı göre değişir. Bir mantık..devresi kurarken k lardaki “0” ve “1” mantık değerine karşılık len voltaj seviyeleri birbirleriyle tutarlı olma dır.
Kapılar ve flip-floplar kullanılarak küç‘ mantık devreleri ve bu devreler bir araya ge rilerek bilgisayar birimleri oluşturulmaktadır, nümüzde büyük devreleri meydana getiren bi lerce elektronik eleman (diyot, transistor, dire vib.) küçük bir integre devre içine sığdırılab mektedir. Teknolojinin daha da ilerlemesiyle roişleyiciler üretilmiş, bilgisayarın beynini olu turan büyük bir kısmı tek bir integre devren” içine girmiştir.
Mikrobilgisayarların yapımında bu integ devreler kullanılmakta, tek tek transistor ya diğer elektronik elemanlarla pek uğraşılmam tadır. Ancak temeldeki prensip, yukarıda aç lanmaya çalışılan elektronik elemanlarınkiyle a nıdır.
Ş
James TREFIL
Mskina parçalarının üretim maliyetlerini düşürmek içki yeni bir alaşım geliştirmeleri sırasında iki bilim adamı, farkında olmaksızın ortaçağın ünlü kılıçlarının sırrını çözdüter.
am çeliği! Çölde Haçlılara karşı döğüşen süvarileri anımsatan, efsanevi kılıçların yapıldığı çelik. Bir söylentiye göre, Büyük İskender, Gordiyon düğümünü böyle bir kılıçla kesmişti. Suriye’nin Şam şehrinden Avrupa’ya satılan bu kılıçlar, bir saç kılını derhal iki parçaya bölecek kadar keskinlikleri ile ün kazanmışlardı. Uzun bir süre, böyle kusursuz bir çeliğin nasıl yapıldığı bilinememekteydi. Fakat geçenlerde, Stanford Üniversitesi’r*den bir grup metalurjist, çelik parçaların üretim maliyetlerini büyük ölçüde azaltacak teknikleri geliştirirken, bu çeliğfn nasıl yapıldığını buldular.
1975 yılında Stanford’da bu metalürji araştırmasına başladıklarında, eski zamanların kılıçlarının gizemini çözmek Oleg Sherby ve Jeffrey Wadsworth’un akıllarının ucundan bile geçmiyordu. Malzeme bilimi ve mühendisliği Profesörü olan Sherby ile şu anda Lockheed uçak firmasının araştırma laboratuvarında çalışan Wadsworth, süperplastiklik diye adlandırılan ve o sıralarda sadece birkaç alaşımın sahip olduğu bu mükemmel özelliğin sırrını bulmak İstediler. Süperplastik metal, metalurjistlerin işleme sıcaklığı dediği dereceye ısıtıldığında (çelik için, kızıl rengin oluştuğu sıcaklık) çiklet gibi bir davranış gösterir; çekilir, uzatılır, yayılır ve kopmadan, kırılmadan istenilen biçimde şekillendirilir. Bundan sonra soğutulduğunda esas mukavemetini muhafaza eder.
Açıkça görülebileceği gibi, böyle bir özellik, karışık şekilli metal parçaların üretiminde çok büyük bir tasarruf sağlayacaktır. Bugün, örneğin, otomobil dişlisi gibi bir parça yapımında uygulanan standart yöntem, bir mermer bloktan veya ağaç gövdesinden yontuyla heykel yapmaya benzer şekilde, bir metal blokun ma- kina ile işlenmesidir. Bu sadece, çok miktarda metalin israf edilmesi değil, (bitmiş parçadan 10 kere daha ağır bir metal kütlesi ile işe başlamak hiç de alışılmamış bir şey değildir) aynı zamanda, hayli usta bir teknisyenin çok uzun zamanının da tüketilmesidir.
Örneğin, bir uçak motorunun muhafaza edildiği kafes kirişi, 8 kadar ayrı parçadan yapılmakta ve bu parçalar 96 farklı yerden birbirlerine bağlanmaktadır. Oysa tüm bu düzen, tek bir titanyum alaşımından oluşturulabilir. Bu alaşım, süperplastik haldeyken şekillendirilir ve sonra da soğutulur. Dolayısıyla hem malzemeden, hem de işçilikten tasarruf edilmiş olunur. Gerçekten de, son zamanlarda gerçekleştirilen uçak yapımı ile ilgili araştırmalar, süperplastik titanyum kullanılarak üretilen parçaların maliyetlerinde, genel olarak ^ €0’lık bir azalmanın olduğunu göstermektedir.
Stanford araştırma ekibi, elbette titanyum alaşımlarının bu özelliklerini bilmekteydiler. Fakat onlar, aynı zamanda üstün mukavemet ve dayanıklılığı nedeniyle, birçok makina parçasının çelikten yapıldığının da farkındaydılar. Sherby ve Wadsworth’un dediği gibi ana sorun, süperplastik özelliğe sahip çeliklerin yapılıp yapılamayacağı idi. Bu hedefi gerçekleştirmek için, demir ve karbonu bir araya getirip, süper- plastikliğin sağlıyacağı yararları tüm yeni üretim alanlarına yaymak istiyorlardı.
Bu iki bilim adamının çalışmaları bir kere daha göstermiştir ki, bilimsel araştırmalar kendi iç mantıklaHnı izlemekte serbest bırakıldığında en iyi sonuçlar meydana getirirler. Bu olayda, bilimsel polisiye romanı gibi başlıyan gelişmeler, Şam çeliğinin bileşimine çok benzeyen bir
bileşimin ortaya çıkmasına neden olmuştur, bu yeni malzemenin de, otomobil dişlisinden helikoptere kadar, herşeyin üretim maliyetlerini düşürmede büyük bir potansiyeli vardır.
Bu araştırmanın mantığını kurmada, metallerin çok önemli bir özelliğinden hareket edilmiştir. Mikroskop altında incelendiğinde hiçbir metal, atomlar denizi gibi düzgünlük içinde değil; fakat bir mozaik gibi küçük ve ayrı ayrı daneler (grains) halinde görülür. Tipik bir dane, boyut olarak bir cm’in yüzde birinden daha küçük olup, yaklaşık bir duman parçacığı büyük- lüğündedir. Çıplak gözle görülmeyecek kader küçük; fakat mikroskop altında rahatlıkla görülebilecek kadar büyüktür.
Süperplâstik alaşımları normal alaşımlardan ayırt eden özellik, işte bu dane boyutlarının büyüklüğüdür. Süperplâstik alaşımlarda daneler, normal alaşımlarınkinden 200 defa daha küçüktür.
Bu iki bilim adamı, “Dane boyutunun anahtar olduğunu biliyorduk ve eğer küçük, düzenli danelere sahip çelik üretmenin yolunu bulabilirsek, bunun süperplâstik özelliğe sahip olacağından emindik” diyorlardı.
Kuşkusuz, böyle bir fikre sahip olmak meselenin bir yüzü ise, diğer yüzü, bunu uygulamaya aktarmaktır. Metalurjistlerin gayet iyi bildikleri gibi, metal ergimiş halden katı hale geçerken, daneler, tıpkı donan bir gölün üst yüzeyindeki buzların oluşmasına benzer şekilde meydana gelir, önce küçük çekirdekler halinde başlarlar ve gittikçe dışa doğru büyürler. Dane boyutlarının büyümesini durdurmanın bîr yolu, metale diğer bir malzemenin katılmasıdır. Çelik için bu madde karbondur. Stanford araştırmacıları bir süre sonra % Tden daha fazla karbon içeren “çok yüksek karbon çeliklerini” (Ultrahigh carbon steels) incelemeleri gerektiğini anladılar. Bu miktarın altında metal çok kaba daneleri içermekteydi.
Bu araştırmacılar, demir ve karbon arasındaki etkileşimin özel bir yol ile kontrol altına alınabilineceğini de öğrendiler. Sementit adı verilen demiMcarbon bileşim ağını oluşturmak için % 1.5 civarındaki karbon yeterli bir orandır. Bu yapı, metalin tamamı boyunca yayılır ve gerçekte^ de denelerin çok fazla (büyümesine engel olur. Fakat bu yapıdaki bir çelik, çek kırılgandır ve dolayısıyla kullanışlı değildir. Bu durum. Haçlıların Kutsal Topraklar’dan dönerken, yanlarında getirdikleri kılıçlar gibj dayanıklı, tok ve keskin kılıçlar yapmak istiyen ortaçağ demircilerini büyük bir şaşkınlığa ve karmaşıklığa düşüren bir ikilemdi.
Oleg Sherby’a (solda) göre, «çık san renge kadar ısıtılan Şam çeliği, koyu pembe renk alıncaya kadar soğutularak değişik biçimlerde haddelenebilir.
YARATICI HİKÂYELER
Belki de bu şaşkınlık, kılıçların nasıl yapıldığı hakkında abartılmışöykülerin doğmasına neden olmuştur. Bazıları, metalin dövülmeden önce kırılıp parçalara ayrıldığını ve yem ile karıştırılarak tavuklara verildiğini ve daha sonra tavuk dışkılarından alınıp ergitilerek, bu çeliğin yapıldığını söylemişlerdir.
Başkaları ise sırrın su vermede (dövme sıcaklığından soğutma) olduğuna inanırlardı. Bununla birlikte antik çağlardan kalma bilgilerde, nasıl su verildiği konusu da çelişkilidir. Örneğin, Hindistan’daki bilgiler, son su verme işleminin kılıcı güçlü, kuvvetli bir kölenin vücuduna sokmakla yapılmasını ve dolayısıyla kölenin kuvvetinin kılıca geçeceğinden bahsederken, Mısır kaynakları, şişman bir Nubyalının karnına sokulmasınıönermektedir. Eğer bu öneriler harfi harfine uygulanmışsa, yüksek kalitedeki bu kılıçlardan neden bu kadar az yapıldığının nedeni de ortaya çıkar. Bu tip hunharca davranışların dışında, daha başka yöntemlerle su verme işlemi de kullanılmıştır. Örneğin, üççfun boyunca eğreltiotundan başka bir şey yedmlmemiş bir keçinin veya kızıl saçlı bir çocuğun idrarı soğutma işleminde kullanılmıştır. Diğer bir yöntem de, kızgın kılıcın bir atlıya verilerek metal soğuyuncaya kadar çölde dörtnala gidilmesidir.
Şam çeliklerinin bir gizemi olduğu, AvrupalIlar için sadece hikâyelerden kaynaklanmıyordu. Ortaçağda çelik, Avrupalıiar için Hindistan’da yapılıyor ve külçeler halinde İran’a gemiyle gönderiliyordu. Seyyahlar bu Hint çeliğini Avrupa’ya getirdiklerinde demirciler bundan
kılıç yapmaya çalışıyorlar ve sorunlar ortaya çıkıyordu.
Esas güçlük, akkor hale getirilmişçeliği dövmeye çalışıldığı sırada ortaya çıkmaktaydı. Eğer yüksek karbonlu bir çelik kütle bu sıcaklığa ısıtılırsa, sementit ağının yanındaki demir ergimeye başlar ve dövüldüğünde parçalanır. “Eski demirciler biK metali İşleyemeyeceklerini anlattılar” diyen Sherby ve Wadsworth şöyle devam etmektedir*’ Ve kuşkusuz, oda sıcaklığında işlemek için de bu çelik çok gevrek, çok kırılgan idi. Dolayısıyla bu işten tamamen vaz- çeçtiler. Bu tutum yıllarca devam etti. Bir süre öncesine kadar çek yüksek karbonlu çelikler hakkında oldukça az çalışma yapıldı”.
Fakat bu metal işlenebilir. Eğer bir demirci, Sherby ve Wadsworth’un Stanford’da geliştirdikleri yöntemi harfi harfine uygularsa, bunu başarabilir. 1980 yılında geliştirdikleri yöntem, metali 205Ö°F (11210C)’den 1200°F (648öC)’ye soğurken, sürekli olarak haddelemek (matali ezerek uzatmak ve yaymak) ve bu sıcaklıkta metali tutarken, tekrar haddelemektir. Bu işlem, hamurun yoğrulup, oklava ile açılmasına benzer. Ortaçağlarda demircilerin örs ve çekiç ile yaptıkları bu çalışma, günümüzde modern labo- ratuvarlarda veya fabrikalarda, makinalarla yapılmaktadır.
Sementit bileşiği oluşmasına rağmen, metal üzerinde yapılan sürekli işleme nedeniyle bu bileşik, her zamanki gibi kırılgan ağörgüsü içine çökelme şansını bulamaz. Fakat çok küçük parçacıklar halinde metalik danelerin sınırlarında toplanır. Bu durum, sadece malzemenin işleme sıcaklığında süperplâstik olmasına neden olmaz; fakat aynı zamanda, oda sıcaklığında da artık kırılgan değildir. Daha da ilginci, deneleri daha da küçük olmakla beraber, bu süperplâstik malzemenin kimyasal bileşimi, eski Şam çeliklerine çok benzemektedir. Sementit dağılım çok daha düzgün olduğundan Stanford çeliği, düzensiz dağılımlı bu eski çeliğin belirgin özelliklerine sahip değildir.
Sherby ve Wadswcrth’un konu ile ilgili açıklamalarışöyleydi: “Yapmış olduğumuz süper- plastik çeliğin ortaçağın savaş araçları ile bir ilgisi olduğunun farkında değildik. Yaptığımız çeliğin iç yapısını açıkladığımız bir bilimsel toplantıda, katılanların bazılarının bu çelik ile Şam çeliğinin bileşimleri arasındaki benzerliği bize söylediklerinde durumun farkına varabildik”.
Eğer hikâye burada bitmiş olsaydı, yukarıdaki sözler bir öyküyü bitiren sözlerden daha da ilginç olmayacaktı. Fakart yakın bir zamanda süperplâstik çeliklerin, alüminyum ve titanyum alaşımlarının kullanıldığı alanlara etkin bir şekilde gireceği kesin olarak görülmektedir. Son birkaç yılda bu iki malzemeden yapılmış mg- mülier hakkında yüzlerce patent çıkmıştır ve çıkmaya da devam etmektedir. Süperplâstik alaşımlar, günümüzde oyun makinalarından uçak ve helikoptere kadar çeşitli alanlarda uygulanma imkânı bulmuştur. Özellikle havacılık sahasında çok kullanışlı olmaktadırlar. Örneğin, hassas elektronik dişliyi muhafaza eden hafif fakat dayanıklı yuvalar, bu malzemelerden yapıl-
(648‘C)
koyu
Kırmızı
o
u
co
©
u-
Şam çeliklerinin oda sıcaklığındaki olağanüstü mukavemetleri çok küçük küresel parçacıklardan kaynaklanır. Bu yapı, karbonu yüksek çeliği 1121*C*e kadar ısıtıp sonra 648°C’ye soğurken haddelemek (örneğin 7.5 cm. kalın- lıktan 2.5 cm. kalınlığa) suretiyle daha da İyileştirilin- Bu sıcaklıkda çelik, plakaya befc 2er parçacıklara sahip olur, (soldaki resim). Plakaya ben* 2er bu parçacıklar ^yuvarlak parçacıklar kadar oda sıcaklığında çatlamalara yol açar., 648°C*de yapılan daha fazla haddeleme ile plakalar küre şekline İndirgenir, (sağ resim).
Şekil Değiştirme Oranı
(ll21°C) 7,Sariden. 2,5cm’ye A 7,5 emden 0,8cm’ye
Açık K ~ r ~ ^—————————————- T—— —
Sarı
BASINÇLI SU İLE MALZEMELER KESİLEBİLİYOR
Bir Avusturya firmasının gerçekleştirdiği yöntemle, metal ve cam dışında bütün malzemeler, basınçlı su kullanılarak kesilebiliyor.
Geliştirilen yöntemde 4.000 atmosfer basınca yükseltilen su, ses hızının iki katı bir hızla kesilecek maddenin üzerine püskürtülüyor. Çok ince olarak (yaklaşık 0,2 mm.) yöneltilen su, malzemede en verimli kullanımı sağladığı gibi, parçacıkları da birlikte götürdüğü için kesme sırasında toz kalkmasını da önlüyor.
Yeni yöntemle lastik, asbest, selüloz, tekstil, izolasyon maddeleri ve özellikle sentetik malzemelerin başarıyla ke- silebildiği bildiriliyor.
Basınçlı su yöntemi ile sentetik bir malzemenin kesim İşlemi görülüyor.
maktadır. B-1 bombardıman uçaklarının prototiplerinin motor ve gövde kısımlarında, süperplas- tik dövme parçalar geniş bir şekilde kullanılmaktadır. Uzay gemilerinde de bunların uygulanması beklenmektedir.
Wadsworth, alüminyum ve titanyumun özelliklerini Lockheed’de incelerken ve Sherby, çok yüksek karbonlu çelikler üzerinde araştırmalarına devam ederken, Stanford araştırma ekibi, süperplastik çeliklerin piyasa üretimi sağlayacak yeni bir yöntemi geliştirdiler. Laboratuvar- dan fabrikaya geçişin çok uzun olmıyacağına da inanıyorlar.
Bu durumun gerçekleşmesi ile insanların, modern Şam çelikleri ile ilk karşılaşması, büyük bir olasılıkla, otomobillerde olacaktır. Bir otomobil, aktarma dişlileri, kasnaklar, motor donanımı, makas yayları, tamponlar gibi dayanıklı ve karışık şekilli birçok parçalara sahiptir. Süperplastik çelikler bu parçaların hepsinde de doğal olarak kullanılmaya adaydır.
Uzay araçlarının tasarımında, birçok elemanlar aynı standartları taşıdıklarından, belki de bir aile arabasından çok daha önce, bu yeni çelikler uçaklarda, roketlerde ve füzelerde görünecektir. Bıilim adamlarının ¡belirttiği gibi, “Süperplâstik çelikler, karışık şekilli parçaların imâlatında büyük bir tasarruf sağliyâcaktır. Ve öyle görünüyor ki; eğer bir dişliyi ucuza yapa- biliyorsanır her şeyi yapabilirsiniz.”
MUTFAK ARAÇLARI Şam çeliklerinin ne olduğu öğrenildikten sonra, bıçakların da bunlardan yapılacağı doğal bir sonuçtur. Nitekim Wadsworth ve Sherby, kendi çeliklerinden örnekleri bir- bıçak imalatçısına göndermişlerdir. Bu imalatçı bunlardan piyasada kullanılan bıçakları yapmayı tasarlamaktadır. Yakın bir zamanda Şam mutfak aletleri, günümüzde kullanılan normal yüksek karbonlu çelikler gibi, aşçıların övünç kaynağı olacaktır. Kısaca şöyle demek doğru olur: Bilim Şam çeliklerinin mirasını kavramaya ancak başlamış olup, Ortadoğu’nun eski demircilerinin hayal bile edemiyecekleri kullanma alanlarında, ondan yararlanmayı düşünmektedir.
Science Digest’dan Çeviren: Metalürji Y. Müh.
Feridun GÖRGÜLÜ
Günümüzde Vazgeçilmez Nitelikte Bîr Tedavi Yöntemi :
Yrd. Doc. Dr. Mehmet İ, ARMAN*
H
areket canlının temel özelliklerinden biridir. Bu, hücre içindeki partiküllerin hareketinden, canlının bulunduğu ortam içinde yerdeğiş- tirmek için yaptığı harekete kadar geniş bir alanı kapsar. Hareket, canlmm yaşamını sürdürebilmesi için gereklidir. Hareket edemeyerrcan- Iı kendini besleyemez, başka canlılara yem olmaktan kurtulamaz.
Hareket aynı lamanda, şekil ve işlev yönlendiricidir. Yaşam için gerekli belli hareketlerin etkisi ile, canlının şeklinde ve yaşam fonksiyonlarında değişimler olur. Su, bilinen evrim kuralıdır. Bu etkilerden yararlanarak, vücut ya da organ şeklinin veya işlevinin korunması, bozulanın tekrar yerine getirilmesi, iyileştirilmedi ya da arttırılması, hareket tedavisinin ana prensibidir.
Hareket tedavisi nasıl doğmuştur?
Doğal olarak insanlar, yukarıdaki gibi bir teorik düşünce sistemi sonucu, hareket tedavisinin gerekliliğini kavrayıp uygulamaya başlamamışlardır. Diğer tüm bilimlerde olduğa gibi, ibrada da önce pratik uygulama ve gözlemlerden yola çıkılmış, zaman içinde de bunun teorik temelleri oluşturulmuştur. Tarihi gelişim içinde, fizik tedavi, ilaçla ve cerrahi tedavinin önünde yer alır. Bunun nedeni, fizik tedavi ajanlarının çoğunun doğada hazır bulunmalarıdır. Zamanla, ilaçla ve cerrahi tedaviye yönelen insanlar, fizik tedavi yöntemlerini küçümser olmuş, geri plana atmışlardır.
Yüzyılımızın ikinci yarısında, gerek ilaç tedavisi, gerekse cerrahi büyük bir gelişim gösterdi. Fakat bu atılım sonucu, şimdiye kadarki bfr-
Akdeniz Üniversitesi Tıp Fakültesi Öğretim Üyesi.
yük sorunlar çözülünce* ardından geri plandaki daha karmaşık sorunlar ortaya çıktı. Diğer taraftan ölüm oranındaki düşme, sakat ve kronik (süreğen) hasta sayısının artması sonucunu doğurdu. Bu durumda, en «.ski iki yöntem, fizik tedavi ve psikoterapi yeniden eski değerlerini kazandılar. Fakat her iki alanda^ da eskiye dönüş değil, yeni yöntemlerin kullanılması söz konusu…
Fizik: tedavinin günümüzde gittikçe önem kazanan dalı hareket tedavisidir. Sağlam bir insanda bir Ikas grubu örneğin ıkol kasları, alçıya alınıp hiç hareket ettirilmezse, bir haftada gücünün üçte birini kaybeder. Alçı açıldıktan sonra, ortaya çıkan zayıflığı gidermek için kas güçlendirici egzersizler yapmak gerekir. Bunun yerine geçeiritecek başka hiçbir^yöntem yoktur:
Hareket tedavisinin yöntemleri:
Hareket tedavisinde kullanılan yöntemlerin gelişmesi, biyoloji ve diğer fen bilimlerinin uzun gözlemleri, insan evriminin incelenmesi ve bundan tedavi için sonuçlar çıkarılması ile oluşmuştur. Örneğin, skolyoz adı verilen omurga eğriliklerinin, dört ayağıüzerinde hareket eden
hayvanlarda ortaya çıkmadığı, insana özgü bir bir sorun olduğu gözlenmiştir. Bunun sonucu, “Klapp’ın sürünme metodu” adı verilen, el ve ayaklar üzerinde hareket etme esasına dayanan, bir hareket tedavisi yöntemi geliştirilimiştir. Yi ne sinir sistemi bizden ilkel olan canlılar ve yem doğmuş bebekler üzerinde yapılan gözlemler sonucu, beynin omurilik üzerindeki kontrolünün kaybelduğu hastalık durumlarında, yeni hareket tedavisi yöntemleri geliştirilmiştir.
Modern tekniğin gelişimi, özellikle elektroniğin Spta kullanımı, hareket tedavisinde de önemli adiTO^^ İmasına yol açmıştır. Kalp hastalarına yaptırıiarT^gf§i^^^6n sonra, kalp elektriği eğrilerinin ve oksijen harcamalaftfun incelenmesi sayesinde uygun egsers*j programları hazırlanafoilımektedîr. Aynı metotlarla hasta, hareket tedavisi sırasında sürekli olarak kontrol edilebilmekte, bu suretle tehlike sınırından uzak tutulabilmektedir.
Hareket tedavisi nasıl uyguianır?
En yaygm ve ideal yöntem, tedavinin tek bir hastaya fizyoterapist tarafından uygulanmasıdır. Burada hastalığın türüne, varılmak islenen amaca, hastanın durumuna göre iki yol vardır. Birincisinde, terapistin daha önce göstermiş ya da tarif etmiş olduğu hareketleri, hasta kendisi yapar. Fizyoterapist sadece bunların doğruluk derecesini kontrol eder, gerekli düzeltmeleri yapar, ¡’kinci yöntemde, terapist hareketleri hastaya bizzat yaptuır. İlkine aktif, İkincisine pasif egzersizler denir. Bazen de aynı hareketleri yapması gereken hastalar bir grupta toplanır ve fizyoterapistin vereceği komut ile hareketleri birlikte yaparlar. Teknik yönden olanakların az olması ya da hastann durumunun yoğuh bir tedaviyi gerektirmemesi hallerinde hastaya, evinde uygulaması için gerekli hareketler tarif edilir, tedaviyi tarif eden teyp bandı, plak ya da broşür gibi materyei verilir.
Ne zaman hareket tedavisine gereksinim
vardır?
Aşk, karşılıklı geçip birbirinin gözüne bakmak değil, el ele verip ilerde aynı noktaya bakmak ve yine el ele o noktaya doğru ilerlemektir. EXUPERY
Hareket tedavisi, ön planda hareketimizle ilişkili organlarımızı, daha az; ama aynı derecede önemli olarak da diğer sistemlerimizi tutan fiastaiıklan-tedavî Mmekte-ictrHanılır. Bu te-
relisi!
davi etmekte kullanılır. Bu tedavi türünün ba lıca hedefleri şunlardır :
- Kasları kuvvetlendirmek, eklemleri & frak: İşlev artttrnr.âk.
- Dayanıklılığı arttırrmk: Güç arttırmak
- Reaksiyon hızını ve hareket yetene” arttırma: İşlev düzenlenmesi.
Tafbiî kuşkusuz bu hedefler, hasta kişi eksilmiş olanı arttırma ya da başka ^ir yold yerine koymaya yönelik olabileceği gibi, amacı ile de seçilmiş olabilir.
Hareket tedavisinin günümüz tıbbındaki
yeri:
Hareket tedavisi, günümüzde tıbbın vazg çilmez bir yöntemi olarak yerini almıştır. Art hareket tedavisinin gerekliliği değil, çeşitli totlarının birbirlerine üstünlükleri tartışılmak dır. Üniversite kliniklerinde ve. araştırma ens tülerinde bu daldaki araştırmalar tüm yoğunl ğu ile sürmektedir: iîobath, Klein-Vogelba ve Söhroth gibi tanınmış kadın fizyoterapist rin kendi adları altında geliştirdikleri yönte ler, bu alanda klasikleşmişlerdir. Hareket t~ visinde İngiliz, İskandinav, Alman ekolleri muştur.
Örneğin, günümüzde Federal Almanya’
UÇMATUTKUSU
Hans G. ISENBERG
TEK KİŞİLİK ÖZEL HELİKOPTER
r\ ört silindirli bir motorun çalıştırdığı per- ——U vanenin gerekli devri kazanmasıyla birlikte tek kişilik koltuğunda otur^rL adam ayağını frenden çekti. Aynı anda üç lastik tekerleğin üzerindeki araç, sarsılarak ilerledi ve giderek hız kazandı. Oldukça soğukkanlı görünen pilotun başının üzerindeki rotor da rüzgârın etkisiyle dönmeye başladı. 250 m’den sonra ise koltuk sihirli bir el tarafından çekilmişcesine havalandı.
Otto Frank, tek kişilik helikopteriyle uçmayı başarmıştı, İzleyenlerin meraklı bakışları arasında havada bir daire çizen pilot tepenin arkasında gözden kayboldu. Otto Frank’m yolculuğu başlamıştı.
Yapirroisrmit fümüylçT kernfl # olanakları^
özei helikopter uçuş sırasın-
İ1İİ
HM
WSÊÊ
AvusturyalI ağır vasıta ustasının tek kişilik helikopterinin normal helikopterden Jarkı, üstteki motor gücüyle değil, rüzgârın etkisiyle ha- reket etmesi.
İnsanoğlu günümüzün teknik olanaklarıyla bir yandan uzay uçuşların gerçekleştirirken, diğer yandan/ asırlardır süregelen uçma tutkusunu tatmin edecek pratik araçlar yapmaktan geri kalmıyor. Buna örnek olarak, iki amatörün kendi olanaklarıyla gerçekleştirdikleri iki ilginç aracı sîzlere sunuyoruz.
Rüzgâr gücüyle dakikada en fazla 360 de- víre ulaşan bu rotor, uçakların taşıyıcı kanat- larına benzer bir işlev görmektedir. Basit bir araç olan bu tek ¡kişilik helikopter, başlıca şu parçalardan oluşmaktadır:
Şasi, pilot koltuğu, motor, rotor ve pervane. Arka tarafta bulunan sevk düzeni ise dengeyi ve kararlılığı sağlamaktadır. Pervane, kaplanmış dişbudaktan, şasi ise alüminyumdan yapılmıştır. Pervaneyi döndüren 70 BG’ndeki Volkswagen motoru aynı zamanda rotora kalkış öncesi için 300 devir/dakikalık ilk dönmeyi verebilmektedir. Motorla rotorun bağlantısı bir V-kayışı yardımıyla gerçekleştirilmiştir. Bu levye yardımıyla taşıyıcı kanadı İstediği tarafa ya- tırabilen pilot, böylece uçuş yönünü değiştirebilmektedir.
72 BG’nde Volkswagen motoru» Rotor başlığı ve gösterge tablosu.
Helikopterinin yapımında yaklaşık 5.000 saat çalışan Otto Frank, uçuş izni almak için oldukça uğraşmış. Bu tür araçlar için gerekli izni almanın normal uçaklardan çok daha zor olduğunu belirten yapımcı, aslında kapasite açısından İki kişi için yeterli olmasına rağmen, helikopteriyle ancak tek başına uçabilecek. Test uçuşları sırasında kalitesini kanıtlayan “uçan koltuğun” özellikleri ise şöyle özetlenebilir:
En fazla hızı: 120 km/saat Yakıt tüketimi: 100 km. için 16 litre benzin Tek depoyla uçuş mesafesi: Yaklaşık 140 km. Bu tür özel helikopterlerin tarihi oldukça eskilere dayanır. İlk kez^lspanyol buluşcu Don Jtıan de la Çierva ,1923 yılında geliştirdiği bir araçla uçmayı başarmış ve dört yıl sonra yanma bir de yolcu almıştı. 2. Dünya Savaşı’nda Alman denizaltılarında, denizaltının rüzgâr gücünden yararlanarak havalanan en fazla 30 my e yük- selebilen özel araçlar, gözetleme amacıyla kullanılmıştı.
Savaş sonrası birçok kişi özel ilgileri nedeniyle bu konuyla uğraşmışlar ve James Bond filmlerinden “İnsan yanlızca iki kez yaşar” la birlikte özel helikopterler güncellik kazanmışlardı. Bu uğraşı dalında bazı rekorlar da bulunmaktadır: Örneğin İngiliz T. Wallis 4.639 m. yüksekliğe ulaşarak bir rekor oluşturmuştur, özel helikopterlerin uçabildiği en uzak mesafe rekoru ise 670 km’dir.
- yılından bu yana seri veya montaja hazır parçalar halinde ürr+ilert bu tür özel helikopterlerden, Bensen Firması bugüne dek yaklaşık 7.000 adedinin yapımını gerçekleştirmiştir. James Bond’un filmdeki özel aracını yapan Wallis Firmasının da bugünlerde söz konusu yapıma başlıyacağı belirtilmektedir.
- Tek kişilik helikopterin basit yapısı: Motor, şasi, pilot koltuğu ve rotor.
- Aşağıdaki resimde ise özel helikopter kalkış önct sinde görülüyor.
SATILIK UÇAN DAİflE
Sekiz motorun çıkardığı sesin doruk noktasına ulaşmasıyla birlikte daireye benzer cisim yavaşça yerden kalkarak yükselmeye başladı.
Sîzlere kısaca dünyânın ilk uçan “tabağı- nın” diğer bir deyişle ilk uçan dairesinin kalkışını anlatmaya çalıştık. Amerikalı uçak kons- trüktörü Alfred Moller tarafından yapımı gerçekleştirilen ve kendisi tarafından kullanılan bu taşıt ilk bakışta plastikten yapılmış bir diski andırıyor. Diskin çapı yaklaşık 3.50 m. ve üzerinde, içine itme gücünü sağlayan pervanelerin yerleştirildiği, 8 dairesel delik bulunuyor. Pervaneler için gerekli güç her biri 18 BG nde 8 VVankel motoru tarafından sağlanıyor. Diskin tam ortasındaki pilot bölmesinden motorların güçleri, devirleri ayarlanıyor ve uçan daire yönlendiriliyor. İdare etmede ortaya çıkan tüm güçlükler, elektroniğin yardımıyla giderilebilmiş.
Sekiz pervanenin aynı hızla çalıştırılmasıyla dikey olarak kalkan uçan daire, motorlar tek tsraflı olarak çalıştırdıklarında yatsy konuma geçerek ileriye hareket edebiliyor.
XM-4 kodu verilen uçan daire 150 saatlik uçuş süresini arızasız olarak tamamlamış durumda. Uçuş özelliklerini şöyle özetlemek mümkün:
- Bir dakikcda 1.000 m. yükselebiliyor.
- 300 km/saat’in üzerinde hız yapabiliyor
- 480 km’lik bir uçuş menzili bulunuyor.
Alfred Moller, uçan dairesini seri biçimde
üreterek 1983’ün Eylül ayından itibaren 50.000 ‘