Kaldıraç Prensibi Nedir?
Kaldıraçlarda kuvvet kolları ile uçlarına uygulanan kuvvetler ters orantılıdır, ne kadar uzun kol, o kadar az kuvvet harcarsınız, karşısında ne kadar kısa kol, o kadar fazla yük kaldırırsınız.
Kim demişti bana bir kaldıraç verin, dünyayı yerinden oynatayım diye?
Arşimet!
Aslında kaldıraç değil de o bana bir dayanak noktası verin demişti galiba!
Kaldıraç, ilginç bir düzenek değil mi sizce?
Çocukken çocuk bahçelerinde tahterevalli derdik, eşit kollu olan tipi vardı kaldıraçların, şimdiki çocuk bahçelerinde var mıdır bilmiyorum, muhtemelen şimdi de yapıyorlardır.
Normalde yerinden oynatamayacağımız ağırlıkları kaldıraç yardımıyla nasıl da kolayca kıpırdatırız, kıpırdanmanın ötesinde yerinden bile kaldırabiliriz.
Olayın formülü basittir aslında, kaldıraçlarda kuvvet kolları ile uçlarına uygulanan kuvvetler ters orantılıdır, ne kadar uzun kol, o kadar az kuvvet harcarsınız, karşısında ne kadar kısa kol, o kadar fazla yük kaldırırsınız.
Kuvvet kolu dediğim de mesnet, yani dayanak noktasından kuvvetin uygulandığı mesafeye verilen addır.
***
Doğada kaldıraç sistemi kullanılıyor mu acaba?
Evet, kullanılıyor.
Tüm eklemlerimiz bu prensiple çalışıyor.
Ancak birçok eklemimizde sistem ters şekilde çalışır olarak evrimleşmiş. Yani uzun kol kısmından değil de, kısa kol kısmından kuvvet uygularız bir çok eklemimizde.
Mesela bacaklarımızda uyluk kemiğimize bağlı kaslar bacağımızı hareket ettirebilmemiz için oldukça çok güç üretmek zorundadırlar. Çünkü kasların kemiğe bağlı oldukları mesafe kaldıracın kısa ucudur.
Ama anatomik yapımız buna mecbur kalmış, başka türlü vücuttan daha uzağa uzanan bir uzvu hareket ettirmek mümkün olamazdı.
Ancak bakın çene kemiğinde durum tam tersidir.
Dişlerimizle oldukça çok kuvvet uygulayabiliyoruz yiyecekleri parçalara ayırmak için. Bunun da sebebi çene kaslarımızın çene kemiğine bağlantısının kaldıraç kuralına göre çok daha uygun pozisyonda olması.
5 ton! Evet, sağlıklı bir yetişkin yiyecekler üzerine bu miktarda kuvvet uygulayabilir dişleri ile. Yani sıkı bir ısırığın yiyecekler üzerinde dişler tarafından yapacağı etki oldukça fazla.
Kasların çalışma prensibi çok karışık, ama kaslarda da kaldıraç benzeri bir sistemin çalıştığını söyleyebilirim. Kasılma hareketi elektriksel uyarım ve bir takım kimyasal reaksiyonlarla kasların yapısı içerisindeki kayar lifler vasıtasıyla gerçekleşiyor.
***
Gelelim bildiğimiz tip kaslar vasıtasıyla olmayan hareketlere. Yani böcekler dünyasına.
Bir çekirge oldukça yükseğe zıplayabiliyor, bu nasıl oluyor?
Aslında böceklerde bildiğimiz kaslar yok diyorum, ama böceklerin de kendilerine has kasları var.
Eklemleri ise hayvanlar alemindeki gibi dışarıdan kaslarla sarılı bir iskelet yerine, içeriden kas bağlantıları olan bir dış iskelet olarak evrimleşmiş.
Bu kitin ana maddesi ile gelişmiş dış iskeletin eklem yerleri özellikle çekirgelerde kuvvetli kaslarla yine kaldıraç benzeri bir prensiple hareket ediyor.
Ancak özellikle çekirgelerde bu kasılmalar yay gibi ani güç boşalması ile olduğundan bir çekirge oldukça yükseğe zıplayabiliyor.
Aslında böcekler dünyası çok fazla tür içeriyor ve canlılar dünyasında en yaşlı aile böcekler ailesi. Birçok böcek de oldukça eski zamanlardan beri aynı şekilde kalmış.
Yani evrimleşmeleri de diğer canlılara nazaran oldukça yavaş oluyor.
Çünkü dış etkenlerden korundukları dış iskeletleri ve oldukça fazla üreme kapasiteleri ile farklı evrimleşmeye pek ihtiyaç da duymuyorlar anlaşılan.
Üstelik gezegende birçok canlı için iyi bir besin kaynağı durumundalar.
Bu yüzden de türlerini koruyabilmek için yine de belli bir evrim yaşamışlar ve çok farklı türler gelişebilmiş böcekler dünyasında da anlaşılan.
Konumuz kaldıraç ve doğadaki kaldıraç uygulamaları olduğuna göre kısaca böcekler dünyasında da kaldıracın kullanımda olduğunu belirterek böcekler konusunu kapatayım.
***
Evet, ben bir inşaat mühendisi olarak eğitimim gereği yapı statiği üzerine yeterince bilgi sahibiyim. Kaldıraç sistemleri de statik hesaplara uyumlu sistemler.
Gerçi inşaat mühendisliği binalar durdukları yerde duruyor gibi göründükleri için daha çok statik hesap işi olarak düşünülse de, aslında binalar da dahil doğada hiç bir şey olduğu yerde durmaz. Doğal olarak kaldıraç sistemleri de durgun sistemler değildir, dinamik sistemlerdir.
Dinamik, yani hareket ile ilişkili sistemler ise zamanla bağlantılı sistemlerdir.
***
Yani Arşimet bana bir dayanak noktası verin, dünyayı yerinden oynatayım derken bunu ne kadar zamanda yapacağını söylememiş.
Üstelik dünya gibi bir kütleyi yerinden oynatabilmek için o zamanlar ne kadar güç gerektiği konusunda da tam bir bilgisi yokmuş.
Kaldıracı da hamamda mı buldu bilmiyorum, ama yaşadığı M.Ö. 287 - M.Ö.212 yıllarından çok önceleri Antik Mısırda zaten kaldıracın kullanıldığı biliniyor.
Onca ağırlıktaki koca koca taşların üst üste konuşarak o devasa piramitlerin başka türlü yapılması mümkün değil başka türlü.
Arşimet’in yaptığı aslında sadece sistemin hesap prensiplerini ortaya koymak olmuş.
***
Bu arada Arşimet aslında hamamda yıkanırken fark ettiği suyun kaldırma kuvveti ile ünlü bir filozof ve mühendis.
Onun bulduğu az bilinen, ama zamanında çok işe yarayan bir başka buluşu da konkav ayna ile yansıtılan güneş ışığının uzaktaki cisimleri yakabilme özelliği. Arşimet bu vasıtasıyla düşman gemilerini yakabilmenin mümkün olduğu keşfetmiş ve zamanında şehrin korunması için bu buluşu çok da işe yaramış.
***
Günümüzde penselerden tutun, makastır, kerpetendir gibi birçok el aletinde de kullandığımız kaldıraç prensibi, finansal dünyaya dahi hayatımıza girmiş durumda. Kaldıraçlı işlemler diye bilinen finans dünyasındaki uygulamaları dahil, kaldıraç hayatımızın hemen her noktasında mevcut. Doğamızda bile, yaptığımız her türlü harekette kaldıraç prensibini kullanıyoruz.
Ben hayatınızda mutluluğunuzu da kat be kat artıracak kaldıraçlar keşfetmeniz dileği ile bitirmek istiyorum bugünkü yazıyı.
Moskova’dan herkese sevgi ve saygılarımla.
