▷ Sarkaç

Bu makalede sarkaçların ne olduğu ve özelliklerinin neler olduğu anlatılmaktadır. Ayrıca farklı sarkaç türlerinin neler olduğunu görebileceksiniz.

Sarkaç nedir?

Sarkaç, sabit bir noktaya asılan ve serbestçe salınabilen bir kütleden oluşur. Başka bir deyişle sarkaç, sabit bir noktaya bir tel veya halatla asılan bir kütleden oluşan ve iki uç arasında serbestçe salınabilen fiziksel bir sistemdir.

Sarkacın kütlesi durgun konumundan yani denge konumundan hareket ettirilip serbest bırakıldığında kütle, yerçekiminin etkisiyle denge konumuna doğru hızlanır. Daha sonra kütle, hava ile sürtünme nedeniyle denge konumunda durana kadar bir yandan diğer yana salınmaya başlayacaktır.

Örneğin, bir sarkacın hareketi, ağırlığı zamanı ölçmek için sürekli olarak soldan sağa doğru salınan bir sarkaçlı saatte açıkça görülebilir. Böylece bir sarkacın yaptığı salınım hareketine sarkaç hareketi denir.

Basit sarkaç

Matematiksel sarkaç veya ideal sarkaç olarak da adlandırılan basit sarkaç , belirli uzunluktaki bir tel ile sabit bir noktaya asılan kütle parçacığından oluşan bir sistemdir.

Fizikte basit sarkaç, asılı bir kütlenin salınım hareketini incelemek için kullanılır. Kütleye bir kuvvet uygulandığında, kütle denge konumundan geçerek bir taraftan diğer tarafa salınacak ve dolayısıyla bir salınım hareketi tanımlayacaktır.

Ayrıca fizikte basit sarkaçta kütlenin hava ile sürtünmesi ihmal edildiğinden sarkacın süresiz olarak salındığı ve tüm salınımların aynı genliğe sahip olduğu varsayılmaktadır.

➤ Bakınız: Basit sarkaç (fizik)

Basit sarkacın özellikleri

Basit sarkaç aşağıdaki özellikler veya parçalarla tanımlanır:

Uzunluk (ℓ) : Basit sarkacın sabit noktasından sarkacın hareketini gerçekleştiren cismin ağırlık merkezine kadar uzanan ipin uzunluğudur.
Salınım : Bu, basit sarkacın en uç konumları artı başlangıç konumuna dönüşü arasında kütlenin kat ettiği yaydır.
Periyot (T) : Bir salınımın tamamlanması için gereken süredir.
Frekans (f) : Basit sarkacın birim zamanda yaptığı salınım sayısıdır.
Açı (θ) : Sarkaç ipi ile düşeyin oluşturduğu açıdır.
Genlik (Θ) : Basit sarkacın en uç konumdayken düşey ve kirişinin oluşturduğu açıdır.

basit sarkacın özellikleri, basit sarkacın parçaları, basit sarkacın elemanları

Basit sarkaç formülleri

Basit bir sarkacın salınım hareketinin denklemi :

$\theta=\Theta\cdot\text{sin}(\omega\cdot t+\phi)$

Altın:

$\theta$

basit sarkacın ipi ile ipin oluşturduğu açıdır.
$\Theta$

basit sarkacın genliğidir.
$\omega$

basit sarkacın titreşimi veya açısal frekansıdır.
$t$

açının hesaplandığı andır.
$\phi$

basit sarkacın başlangıç aşamasıdır.

Öte yandan, düşük genlikli salınımlara sahip basit bir sarkacın periyodunu hesaplama formülü aşağıdaki gibidir:

$\displaystyle T=2\pi\sqrt{\frac{\ell}{g}}$

Altın:

$T$

basit sarkacın periyodudur.
$\ell$

basit sarkacın ipinin uzunluğudur.
$g$

Yer çekimi ivmesidir ve Dünya’daki değeri 9,81 m/ ^s2’dir .

Sarkaç türleri

Sarkaç türleri şunlardır:

Basit sarkaç.
Bileşik sarkaç.
Sikloidal sarkaç.
Çift sarkaç.
Foucault sarkacı.
Sarkaç bükülmesi.
Küresel sarkaç.

Yukarıda işleyişi detaylı olarak açıklanan basit sarkaç dışında her sarkaç tipinin nelerden oluştuğunu aşağıda görebilirsiniz. Aynı şekilde başka sarkaç türlerinin de olduğunu ancak bunların çok daha az kullanıldığını belirtmekte fayda var.

Kompozit sarkaç

Fiziksel sarkaç olarak da adlandırılan bileşik sarkaç , kütle merkezinden geçmeyen sabit bir yatay eksen etrafında serbestçe salınabilen herhangi bir katı cisimdir.

Sikloidal sarkaç

Sikloidal sarkaç, bir daire üzerindeki bir noktanın kaymadan düz bir çizgide yuvarlanmasını tanımlayan eğri olan sikloid adı verilen geometrik eğriye dayanmaktadır.

Çift sarkaç

Çift sarkaç, iki sarkaçtan oluşan, ikinci bir sarkacın sabit bir üst ucu olan başka bir sarkaçtan asıldığı bir sistemdir. Genel olarak iki basit sarkacın birleşimidir.

Bu tür sarkacın iki serbestlik derecesi vardır; bunlar her sarkacın dikeyle yaptığı açılardır.

Foucault sarkacı

Foucault sarkacı herhangi bir dikey düzlemde serbestçe sallanabilen bir sarkaçtır. Bu tür sarkaç, adını onu icat eden Fransız fizikçi Léon Foucault’ya borçludur.

İlginçtir ki, bu tür sarkaçlar Dünya’nın dönüşünü göstermek için kullanılabilir.

sarkaç bükümü

Burulma sarkacı, üst ucu sabit olarak dikey olarak asılı duran bir tel veya telden ve alt ucundan asılı olarak teli döndüren bir gövdeden oluşan bir sarkaç türüdür.

Tipik olarak, atalet momenti bilinen veya kolayca hesaplanabilen bir cisim, bir disk veya silindir gibi burulma sarkacının alt ucundan sarkar. Böylece disk veya silindir, ekseni dikey diş olan bir salınımlı dönme hareketi gerçekleştirir.

küresel sarkaç

Küresel sarkaç , uzayda sallanabilen bir sarkaçtır. Başka bir deyişle, küresel sarkaç basit bir sarkaç gibidir ancak tek bir düzlemde sallanmak yerine uzayda sallanabilmektedir.

Örneğin, Foucault’nun sarkacı küresel bir sarkaçtır, çünkü basit sarkacın yaptığı gibi yalnızca tek bir düzlemde salınmakla kalmaz, aynı zamanda üç boyutta da salınır.