Dengede Anlamak

Konu Anlatımı

Bu Derste Ne Öğreneceğiz?

Bu derste şunları öğreneceksin:

• Dengede tutulabilen cisimlerin ortak özelliğini belirtir.
• Ağırlık merkezini tanır ve dengeyle ilişkisini açıklar.
• Simetrik ve simetrik olmayan cisimleri karşılaştırır.
• Dengeyi bozan etkenleri örneklerle sıralar.
• Günlük hayattan denge sorunlarına uygulanabilir çözümler üretir.

Bu derste şunları öğreneceğiz:

• Dengede tutulabilen cisimler nasıl olmalıdır?
• Ağırlık merkezi dengeyi nasıl belirler?
• Dengede yaşamın her alanında ne gibi sorunlar çıkar, nasıl çözülür?

Ön Bilgi

Bir masaya fincan koyarsanız fincan düşmez. Ama fincanın ağzına doğru hafifçe eğilirseniz fincan yuvarlanıp düşer. Neden? Çünkü fincanın ağırlık merkezi masanın kenarına gelmiştir. Denge, bir cismin düşmeden durabilmesi için ağırlık merkezinin destek alanının üzerinde kalması durumudur.

Dengede Tutulabilen Cisimler

Bir cismin dengede durabilmesi için iki şart vardır. Birincisi cismin durduğu zeminin düz olmasıdır. İkincisi ağırlık merkezinin destek alanının içinde kalmasıdır. Ağırlık merkezi, cismin bütün kütlesinin toplandığı düşünülen noktadır. Simetrik cisimlerde bu nokta tam ortadadır; bu yüzden simetrik cisimler kolayca denge tutar. Simetrik olmayan cisimlerde ise ağırlık merkezi yana kayar ve denge bozulur.

Karşı Ağırlık

Bir cismin iki tarafına eşit olmayan kuvvetler etki edebilir. Dengenin korunması için bu kuvvetlerin birbirini tutması gerekir. Buna karşı ağırlık denir. Kefede iki kutu varsa kutuların ağırlıkları eşitse kefeler aynı seviyede durur. Masanın tek tarafına ağır bir nesne koyarsak denge bozulur ve masa devrilir. Bu yüzden ağır eşyaları masanın ortasına yerleştirmek gerekir.

Ağırlık Merkezi ve Destek Alanı

Denge kurmada iki kavram birlikte düşünülür: ağırlık merkezi ve destek alanı. Destek alanı, cismin dayandığı yüzeyin cismin altında kalan bölümüdür. Ağırlık merkezi bu alanın içindeyse cisim düşmez. Ağırlık merkezi alanın dışına çıkarsa cisim döner. Bu yüzden ağır bir cismi taşırken iki elinizi kullanmak, ağırlığı iki noktaya yaymak dengeyi kolaylaştırır.

Simetrik ve Simetrik Olmayan Cisimler

Simetrik cisimlerin ağırlık merkezi ortadadır; bir bıçak kâğıdı katlanmadan dengede durur. Simetrik olmayan cisimlerin ağırlık merkezi yana kayar; bıçağı sapından tutmak yerine bıçağın ucundan tutmak onu yatırır. Benzetmede, mumda, dikilitaşta hep bu kural geçerlidir. Benzetmede mumun yanında bir bıçak bulunması da dengeyi sağlar.

Basit Örnek

Bir küp şeker masanın kenarına yerleştirilmiştir. Küpün ağırlık merkezi masanın üstünde kalıyorsa şeker düşmez. Küpü kenara doğru biraz itelim. Ağırlık merkezi hâlâ masanın üstündedir, şeker durur. Biraz daha itelim; ağırlık merkezi masanın kenarını geçtiği anda şeker yatır ve düşer. Demek ki dengeyi bozan şey kuvvet değil, ağırlık merkezinin yer değiştirmesidir.

İleri Örnek

Bir kişi elindeki tabağı iki eliyle taşırken dengesini bozmak istemez. Tek elle taşısa tabak eğilir ve yerdeki yemek dağılır. İki elle taşıdığında tabak iki noktadan desteklenir, destek alanı genişler ve ağırlık merkezi ortada kalır. Aynı biçimde bisiklet süren kişi de kollarını açıp kapayarak dengeyi sağlar. Bu iki örnek de ağırlık merkezi ile destek alanının ilişkisini gösterir.

Adım Adım Çözüm

1. Cismin durduğu yüzeyin düz olup olmadığını kontrol et.
2. Ağırlık merkezini tahmin et; cisim simetrikse ortadadır.
3. Destek alanının sınırlarını belirle.
4. Ağırlık merkezi alanın içindeyse cisim dengededir.
5. Denge bozuluyorsa cismi ortalayacak biçimde yerleştir.

Karşılaştırma Tablosu

Öğrendiklerimizi Sıraya Koyarak Hatırlayalım

Öğrendiğimiz bilgileri mantıklı bir sıraya koyarak hatırlayalım.

Sık Yapılan Hatalar

• Dengeyi yalnız güç kullanarak sağlamak: Güç değil, ağırlık merkezinin yer değiştirmesi belirleyicidir.
• Tabanı dar olan cismin dengede tutulabileceğini sanmak: Taban daraldıkça denge zorlaşır.
• Simetrik olmayan her cismin dengesiz olduğunu düşünmek: Ağırlık dağıtılarak denge kurulabilir.
• Ağır eşyayı masanın kenarına koymayı uygun görmek: Kenara konan ağır eşya masayı devirebilir.

Özet

Denge, cismin ağırlık merkezi destek alanının içinde kaldığı durumdur. Simetrik cisimlerde ağırlık merkezi ortadadır ve denge kolay kurulur. Simetrik olmayan cisimlerde ağırlık merkezi yana kayar; bir yana ağırlık eklenerek denge sağlanır. İki tarafa eşit olmayan kuvvetler birbirini tutmadığında denge bozulur. Nesneleri taşırken iki noktadan desteklemek dengeyi korur.

Kendini Dene

Masanın kenarına bir kalem koy. Kalemi yavaşça kenara doğru it ve kalemin ne zaman devrildiğini gözlemle. Gözlemini bir cümleyle yaz.

İlgili Konular

Bu konuyu daha sağlam öğrenmek için şu konularla birlikte çalışabilirsin:

• Işık ve Ses Işık, görmemizi sağlar ve düz çizgi hâlinde yayılır; bir engelle karşılaşınca gölge oluşur.
• Hareket ve Kuvvet Hareket yol, zaman ve hız büyüklükleriyle ölçülür; aynı sürede daha uzağa giden ya da aynı yolu daha kısa sürede alan cisim daha hızlıdır.
• Işık ve Ses – Uygulama ve Değerlendirme Işık ve Ses konusunda ışık kaynaklarını, gölgeyi, titreşimi ve sesin yayılmasını pekiştirdik.

Çalışma ipucu: Bir cismi eline alıp ağırlık merkezini parmaklarının altında aramaya çalış.