Çay Yaprağı Paradoksu

Vikipedi, özgür ansiklopedi
Atla: kullan, ara
Çay yaprakları kenarlar yerine ortada ve dipte toplanırlar.
Mavi çizgi çay yaprakalrını orta dibe çeken ikincil akımı göstermektedir.
Paradoks 1926 yılında tarafından Albert Einstein çözülmüştür.

Çay yaprağı paradoksu karıştırılmış olan çay bardağındaki yaprakların merkezkaç kuvveti ile spiral bir şekilde etrafa saçılmayarak ortada dibe neden çökmeleri fenomenini açıklamaktadır. İlk çözüm Albert Einstein'ın 1926 yılında yayınladığı ve nehir kenarlarındaki Erozyonu açıkladığı makalesinden çıkarılmıştır Baer Kanunu.[1][2]

Açıklama[değiştir | kaynağı değiştir]

Karıştırma işlemi sıvının bardağın için dönmesine neden olur. Sıvının eğrisel yolunu takip edebilmesi için sıvıyı merkeze doğru çeken bir mekezcil kuvvete ihtiyaç vardır (çay tepsisini kendi etrafında döndürürken bardakların saçılmasına engel olan çekme kuvveti gibi). Bu kuvvet ortaya doğru azalan basıç tarafından sağlanır.

Ancak, dibe yakın yerlerde ve dış yüzeyde sürtünme kuvvetinden dolayı sıvı yavaşlar. Bu sebeple merkezkaç kuvveti basınç değişiminden kaynaklanan kuvveti burada yenemez, dolayısıyla burada sıvının akışında basıç farklılığı merkezkaç kuvvetinden daha etkili hale gelir. Buna sınır katmanı ya da Ekman Katmanı denir.[3]

Merkezkaç kuvvetinden dolayı basıç orta kısımda kenarlara göre daha fazladır. Eğer tüm sıvı katı gibi tek parça halinde dönüyor olsaydı, içe doğru olan merkezcil kuvvet dışa doğru olan merkezkaç kuvvete eşit olur dolayısıyla içe doğru ya da dışa doğru bir haraket gözlemlenmezdi.

Çay bardağı gibi, dönmenin diplerde daha yavaş olduğu kaplarda, basıç etkisi baskın çıkar ve içeri ve dibe doğru bir akım oluşturur. Üst taraflarda, sıvı içe değil dışa doğru akar. Bu iknici akış bardağın içine doğru yönlenir ve yaprakları ortaya toplar, sonra yukarı dışa ve kenardan tekrar içe doğru akar. Yapraklar daha ağır olduğundan yukarı doğru haraket edemediklerinden ortada kalırlar. İlk dönüme akışı ile birleştiğinde, yapraklar içe doğru dairesel bir şekilde aşağı çökerler.[2]

Uygulamaları[değiştir | kaynağı değiştir]

Bu fenomen alyuvarları kan plazmasından ayırmak için geliştirilmiş yeni bir yöntemde,[4][5] atmosferik basınç sistemlerinin anlaşılmasında,,[6] ve bira üretimi sırasında çöktürme işlemlerinde kullanılmaktadır.[7]

Ayrıca[değiştir | kaynağı değiştir]

Kaynaklar[değiştir | kaynağı değiştir]

  1. ^ Bowker, Kent A. (1988). "Albert Einstein and Meandering Rivers". Earth Science History 1 (1). http://www.searchanddiscovery.net/documents/Einstein/albert.htm. Erişim tarihi: 2008-12-28. 
  2. ^ a b Einstein, Albert (March 1926). "Die Ursache der Mäanderbildung der Flußläufe und des sogenannten Baerschen Gesetzes". Die Naturwissenschaften (Berlin / Heidelberg: Springer) 14 (11): 223–4. Bibcode 1926NW.....14..223E. doi:10.1007/BF01510300.  English translation: The Cause of the Formation of Meanders in the Courses of Rivers and of the So-Called Baer’s Law, accessed 2008-12-28.
  3. ^ "CEE 262A Hydrodynamics Lecture 18" (PPT). 2007. ss. 35. http://www.stanford.edu/~zhonghua/cee262a/Lecture18.ppt. Erişim tarihi: 2008-12-29. 
  4. ^ Arifin, Dian R.; Leslie Y Yeo, James R. Friend (20 December 2006). "Microfluidic blood plasma separation via bulk electrohydrodynamic flows". Biomicrofluidics (American Institute of Physics) 1 (1): 014103 (CID). doi:10.1063/1.2409629. PMC =pmcentrez 2709949. PMID 19693352. http://link.aip.org/link/?BIOMGB/1/14103/1. Erişim tarihi: 2008-12-28. Diğer özet – Science Daily (January 17, 2007). 
  5. ^ Pincock, Stephen (17 January 2007). "Einstein's tea-leaves inspire new gadget". ABC Online. http://www.abc.net.au/science/news/stories/2007/1828408.htm. Erişim tarihi: 2008-12-28. 
  6. ^ Tandon, Amit; Marshall, John. "Einstein’s Tea Leaves and Pressure Systems in the Atmosphere". http://www-paoc.mit.edu/paoc/papers/Einstein%27sTeaLeavesTPT.pdf. Erişim tarihi: 2008-12-29. 
  7. ^ Bamforth, Charles W. (2003). Beer: tap into the art and science of brewing (2nd bas.). Oxford University Press. ss. 56. ISBN 978-0-19-515479-5. 

Dış Linkler[değiştir | kaynağı değiştir]