Merkez Ve Merkezkaç Kuvveti Nedir

1-)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 dairesel dönme hareketinde merkeze doğru bir ivme vardır. Hareketli cisim, bir kütleye sahip 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. Mesela bir ipe bağlanarak döndürülen taş parçasının dairesel hareket yapması, merkezcil bir kuvvet tatbik etmekle, yani onu iple merkeze doğru çekmekle mümkün olmaktadır. Dönmeyi sağlayan bu kuvvet ortadan kalkınca, mesela taşı bağlayan ip kopunca, taş yörüngeye teğet olarak fırlar gider. İp kopmadığı sürece sistem, dengeli olarak dönme hareketini devam 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, hakiki bir kuvvet değil, bir cisme dönme hareketi yaptırmak için tatbik edilen merkezcil bir kuvvete tepkiden ibarettir.

Dairesel yörüngenin yarıçapı (r), bu yörüngede hareket eden cismin çizgisel hızı (v), açısal hızı (w) ise, merkezcil ivme:



Dairesel hareket yapan cismin peryodu (bir devir süresi) (T), frekansı (saniyedeki devir sayısı) (f) ise:



Merkezcil kuvvet ise, Dinamiğin temel prensibine göre F= ma ifadesinden bulunabilir (m, dairesel hareket yapan cismin kütlesi).

Merkezcil ivme ve kuvvet prensibi, arz etrafında dönmek üzere fırlatılan bir uyduya tatbik edilerek gerekli hesaplamalar yapılır. Mesela bir roket, arz yüzeyine paralel olarak yani 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 sahip 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 etrafında döndürülebilmektedir. Her iki cismi eksenden eşit uzaklıkta bulundurup, sistem w açısal hızı ile döndürülecek olursa, demirin dışa doğru kaydığı ve alüminyumu da beraberinde götürdüğü görülür. Bu tecrübe aynı hacimdeki cisimlerde demirden olana etkiyen merkezkaç kuvvetinin alüminyumunkinden daha büyük olduğunu ortaya koyar. Cisimlerin hacimlerini V, yoğunluklarını da š1 ve š2 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 aletleri yapılmıştır. Yoğunlukları birbirinden pek az farklı bazı 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 ziraatte 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 hatta kurutulması, santrifüjlü meyve sıkma makinalarında meyve suyu elde edilmesi de aynı prensibe dayanır.

Bu bilgi faydalı oldu mu ?