Einstein Fincanınızda
Erwin Schrödinger, kuantum mekaniğinin, atomik ve atomaltı varlıkların hareketlerini açıklayan temel denklemini keşfeden ünlü bir fizikçidir. Schrödinger'in karısı, fincanına her çay dolduruşunda Einstein'ı hatırlardı; çünkü ona ve kocasına, çayı karıştırıp kaşığı çıkardıktan sonra biraz beklendiğinde ıslak çay yaprağı parçalarının (ki bunlar sıvıdan daha ağırdırlar) niye fincanın dibinde ortada toplandıklarını açıklayan kişi Einstein'dı. Schrödinger 26 Nisan 1926 tarihli mektubunda Einstein'a şöyle yazmıştı.
"Karım birkaç gün önce bana 'fincan olayı'nı sorduğunda ona mantıklı bir açıklama yapamamıştım. Şimdi artık çayını her karıştırdığında sizi hatırlayacağını söylüyor."
“merakediyorum” diyen meraklılar için; Einstein'in cevabını okuduktan sonra, kadının neden Einstein'i hatırladığını daha iyi anlayacak ve siz de hem kadını hemde Einstein'ı, hem grubu hem de bu yazıyı unutmayacak hatırlayacaksınız. :))
Schrödinger’in bahsettiği açıklama, Einstein'ın Naturwissenschaften adlı derginin 14. cildinde ............ yayımlanan makalesinde yer alıyordu.
Makalede:
"Sıvı karıştırılırken merkezkaç kuvveti oluşur. Bunun sonucunda sıvının akışında bir değişiklik ortaya çıkar. Ancak sıvı, fincanın kenarlarında sürtünme sonucunda yavaşlar; yani bu kısımdaki sıvının dönmekte olduğu açısal hız, kabın merkeze yakın kısımlarındaki sıvınınkine göre düşüktür. Ayrıca dönüşün açısal hızı ve dolayısıyla merkezkaç kuvveti alt kısımlarda üst kısımlarda olduğundan daha düşük olacaktır. Bunun sonucunda sıvının dairesel hareketi, zemindeki sürtünme nedeniyle durağanlaşıncaya kadar hızlanmaya devam edecektir. Çay yaprağı parçaları bu dairesel hareket sonucu (onun varlığını doğrular bir biçimde) fincanın ortasında yerde toplanırlar." denmektedir.
Burada can alıcı nokta sıvının içinde açısal hızlardan görülen (vizkozite yani akmazlık sonucu ortaya çıkan) farklılığın, basınç farklılıklarına yol açmasıdır (Bernoulli İlkesi). Yatay düzlemler boyunca basıncın dışa doğru arttığı bir basınç gradyanı (eğimi) oluşur (En düşük hız sürtünme sonucu fincanın kenar kısımlarında görülür). Ayrıca alt ve üst katmanlar arasında da dikey bir basınç gradyanı oluşur ki bu da fincanın tabanındaki sürtünme sonucu ortaya çıkar. Bu sürtünme çayın alt kısımlarını üste göre yavaşlatır. Bu iki basınç gradyanı sıvının içinde, hidrodinamikte "ikincil akış adı verilen durumun oluşmasına neden olur. Çay karıştırılırken yüzeyinde kavis meydana gelir ve "ikincil akış”ın yönü, çay yaprağı parçalarını merkezden uzaklaştırır (Dikkatlice bakacak olursanız çay yapraklarının kenarlara doğru gitme eğiliminde olduklarını görürsünüz). Ancak kaşığı çıkarıp çayı kendi haline bıraktığınızda, yüzey düzleşmeye başlar. Sıvı kendini tekrar ayarlar ve basınç gradyanları azalır. Bunun sonucunda da "ikincil akış”ın yönü tersine döner ve çay yaprağı parçaları dipte ortada toplanırlar (Bu durumun ayrıntılı hidrodinamik açıklaması hayli karmaşıktır).
Fincanımızda her gün karşılaştığımız böyle basit bir olayın fizikle bu kadar iç içe ve karmaşık oluşu son derece ilginçtir.
Kaynak: Gündelik Bilmeceler - TÜBİTAK Popüler Bilim Kitapları
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder