Çay yaprağı paradoksu

Çay yaprağı paradoksu, içinde çay yaprakları bulunun bir çay bardağı karıştırıldığında yaprakların neden merkezkaç kuvveti etkisiyle bardağın kenarlarına değil de tam tersi bardağın ortasına çöktüğünü inceleyen paradokstur. İlk çözüm Albert Einstein'ın 1926 yılında yayınladığı ve nehir kenarlarındaki Erozyonu açıkladığı makalesinden çıkarılmıştır Baer Kanunu.[1][2]

Çay yaprakları kenarlar yerine ortada ve dipte toplanırlar.
Mavi çizgi çay yaprakalrını orta dibe çeken ikincil akımı göstermektedir.
Paradoks, 1926 yılında Albert Einstein tarafından çözülmüştür.

AçıklamaDüzenle

Karıştırma işlemi sıvının bardağın içinde 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 basınç 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 basınç farklılığı merkezkaç kuvvetinden daha etkili hale gelir. Buna sınır katmanı ya da Ekman Katmanı denir.[3]

Merkezkaç kuvvetinden dolayı basınç 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 hareket gözlemlenmezdi.

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

UygulamalarıDüzenle

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 bakınızDüzenle

KaynakçaDüzenle

  1. ^ Bowker, Kent A. (1988). "Albert Einstein and Meandering Rivers". Earth Science History. 1 (1). 24 Şubat 2010 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 28 Aralık 2008. 
  2. ^ a b Einstein, Albert (Mart 1926). "Die Ursache der Mäanderbildung der Flußläufe und des sogenannten Baerschen Gesetzes". Die Naturwissenschaften. 14 (11). Berlin / Heidelberg: Springer. ss. 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 25 Ocak 2009 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., accessed 2008-12-28.
  3. ^ "CEE 262A Hydrodynamics Lecture 18" (PPT). 2007. s. 35. Erişim tarihi: 29 Aralık 2008. 
  4. ^ Arifin, Dian R. (20 Aralık 2006). "Microfluidic blood plasma separation via bulk electrohydrodynamic flows". Biomicrofluidics. 1 (1). American Institute of Physics. ss. 014103 (CID). doi:10.1063/1.2409629. PMC 2709949 $2. PMID 19693352. 9 Aralık 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 28 Aralık 2008. Diğer özetScience Daily (17 Ocak 2007). 
  5. ^ Pincock, Stephen (17 Ocak 2007). "Einstein's tea-leaves inspire new gadget". ABC Online. 7 Ocak 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 28 Aralık 2008. 
  6. ^ Tandon, Amit. "Einstein's Tea Leaves and Pressure Systems in the Atmosphere" (PDF). 4 Mart 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 29 Aralık 2008. 
  7. ^ Bamforth, Charles W. (2003). Beer: tap into the art and science of brewing (2nd bas.). Oxford University Press. s. 56. ISBN 978-0-19-515479-5. 

Dış bağlantılarDüzenle