Her sabah milyonlarca tahıl kasesinde meydana gelen ilginç bir sıvı dinamikleri fenomeni vardır. Sütün üstünde yüzen sadece birkaç tane tahıl kaldığında, yüzeyde dağılmak yerine, kasenin ortasında veya kenarlarında kümelenme eğilimi gösterirler.
Bilim insanları tarafından Cheerios Etkisi olarak adlandırılan bu topaklanma, sabah tıraş olduktan sonra lavaboda kalan saç parçalarında, bir sodayı bardağa boşalttığınız zaman oluşan kabarcıklarda kısacası yüzen her şeyde gözlemlenebilir.
Cheerios Etkisi Neden Oluşur?
Cheerios Etkisi gözlemlenmiş olsa da oluşumunun arka planındaki mekanizma 2005 yılına kadar anlaşılamadı. Neyse ki bu sorun bir grup matematikçinin kahvaltı masasında gözlemledikleri bu garip durumu çözümlemeyi kafaya koydukları zaman ortadan kalktı.
Cheerios Etkisini fizikteki temel kavramları kullanarak açıklıyabiliriz. Ancak önce bir kaç kavramı anımsatalım.
Kaldırma kuvveti, suya batmış bir nesnenin konumunu belirler. Bir nesne onu çevreleyen sudan daha az yoğunsa yüzer, daha yoğunsa batar. Yüzey gerilimi, bir sıvının yüzeyinin esnek bir zar gibi davranmasını sağlayan bir özelliktir.
Bir bardak suda, su molekülleri, diğer su molekülleri ile çevrilidir ve hepsi birbirini çeker. Ancak bir halat çekme oyununda eşit güçte bulunan iki rakip gibi, net etki sıfırdır ve gerçekte hiçbir şey olmaz. Ancak sıvı yüzeyinde durum böyle değildir.
Kahvaltı gevreğimize geri dönelim. Bir kase süte tek bir tahıl gevreği koyduğunuzu düşünelim. Küçük nesneler sütün yüzey gerilimini kıracak kadar ağır değildir, bu yüzden yüzerler ancak yine de ağırlıkları nedeniyle sütün yüzeyinde çok küçük bir çukur oluştururlar.
Kaseye yerleştirilen ikinci bir tahıl gevreği de sütün yüzeyinde kendi çukurunu oluştur ve iki Cheerios birbirine yeterince yaklaştığında bu çukurlar birleşir.
Cheerios etkisini teorik olarak açıklamak mümkün olsa da yakın zamana kadar bunun modellemesi yapılamamıştı. 2019 yılında, Brown Üniversitesi araştırmacılarından oluşan bir ekip, bu tür kümelenmeye dahil olan güçleri ölçmek için bir yol geliştirdi.
Çalışmanın sonuçları, tahıl kaselerinin çok ötesine geçiyor. Bulguları, mikro makinelerin kendi kendine montajını yönlendirmede veya suda çalışan mikro ölçekli robotlar tasarlamada yararlı olabilir.
Araştırmacılar, iki diskin birbirlerine yaklaştıkça eğilmeye başladığını fark ettiler. Eğim, sıvının geri itme kuvvetini artırıyordu. Bu ekstra itme de, diskler arasında artan çekici bir kuvvet oluşturuyordu.
Araştırmacılar, bulgularının mikro ölçekli makinelerin ve robotların tasarımında faydalı olabileceğini söylüyor. Örneğin, günümüzde çevresel koşulları izlemek için su yüzeyinde gezinebilen küçük örümcek benzeri robotlar kullanılmaktadır. Bu çalışma, bu robotların karşılaşacağı doğal güçler hakkında çalışmalara ışık tutabilir.
Kaynaklar:Matematiksel
Researchers directly measure ‘Cheerios effect’ forces for the first time; https://phys.org/news/2019-12-cheerios-effect.html
Cereal Science: Why Floating Objects Stick Together; https://www.livescience.com/9350-cereal-science-floating-objects-stick.html
Bir Önceki Yazımız Olan Maddenin 3 Değil En Az 5 Hali Vardır Başlıklı Makalemizde Hakkında Bilgiler Verilmektedir.