Eğitişim Dergisi

E-Eğitim, Bilim ve Sanat Dergisi

Mayıs 2007. Sayı: 15    ISSN 1307-1785

 

 

 

DOĞADA  GÖRDÜĞÜMÜZ CANLILAR NEDEN GENELDE YUVARLAKTIR?

 

Kardelen Dudular

Antalya Koleji Lise 2. Sınıf

kardelendudular@hotmail.com

 

Prof. Dr. Oktay Hüseyin (Guseinov)

Akdeniz Üniversitesi Emekli Öğretim Üyesi

 

 

 

 

                               

İnsanoğlu varlığından bu yana zaman ilerledikçe insan kendi  hayatının devamı için güneşin gerekliliğini anlamış ve bunu anlaması insanın doğaya yaklaşımının değişmesini sağlamış ve güneşe daha derin bir ilgiyle bakmasını  yardımcı olmuştur. Ve insan böylelikle doğanın sırlarından birine tanık olmuştur. Kör edici parlaklığıyla kendine bakılmasını imkansızlaştıran güneş yavaş -  yavaş kaybolurken, artık onun güzelliğini seyretme imkanı bulan insan, onun nasıl olup da böyle yuvarlak olduğuna şaşırmıştır. Sonra güneş batıp ay doğunca onunda yuvarlak  olduğunu görmüştür. Ama doğaya dikkatli  baktığında aslında sadece güneşin ve ayın değil, yediği meyvenin, ağacın gövdesinin  ve budaklarının, çiçeğin tomurcuğun ve yapraklarının, hayvanların farklı organlarının ve  hatta kendi vücudunda yuvarlak olduğunu görmüştür. Zaman ilerledikçe, doğanın kuralı gereği canlıların (bitki, böcek, balık, hayvan ve insanın)  yaşamları için gereken ve içlerinde birikilen enerji ve su kaynaklarının,  en ekonomik şekilde sarf etme yeteneği  ortaya çıkmıştı.

          

Sulak yerlerde yetişen bitkilerin yapraklarının geniş yüzeyli olduklarını biliriz. Bir de sahranın bayıcı hararetinde yetişen  kaktüslerin durumunu düşünelim dokunulması imkansız diken yaprakları olan kaktüs sanki ‘’hayatta kalabilmek için suyumu içimde tutmalıyım yapraklarım bunun  için böyle diken gibi ‘’demek ister gibidir. Bir de  içinde ona tüm renklerinin tazeliğini katan ona hayat veren meyve özünü düşünelim onun doğada kendi tohumlarını bırakabilmesini  içinde barındırdığı proteini her durumdan koruması gerekir.öncelikle proteinin sağlayan özsuyunu hapsedebilmesi gereklidir. Bunun içinde meyvenin  dış çevreyle etkileşimini (özellikle su kaybetmesi  veya uzun süre günesin ışınlarına maruz kaldıysa daha çabuk çürüyüp enerjisini çabuk tüketmesine neden olacak durumlarda) sağlayan dış yüzeyinin gerektiği kadar  küçük olması lazımdır.                       

               

Biliyoruz ki sıvıların hacimleri  basınç uygulandığında bile pek değişmez, ama şekilleri kolayca değişir. Örneğin bulundukları kabın şeklini alırlar. Gazlarda bulundukları hacmin tamamını doldurmağa çalışırlar. Dünyanın çekim kuvveti küçük sıvı damlalarını az etkilediğinden onlar da yıldızlar ve gezegenler gibi, kendi başına  yuvarlak şekil alabilirler. Sabun köpükleri de öyle. Acaba bunların hepsinin nedenleri nelerdir? Evrenin her bir köşesinde geçerli olan, doğanın kanun ve prensipleri vardır.. Doğada yalıtılmış bir cismin ve ya sitemin toplam enerjisinin minimum değere ulaşmak eylemi vardır.

            

Aynı hacimlerde, ama farklı şekillerde olan figürlerin  içinde, en küçük toplam yüzeyi olan figür  küredir. Aynı hacımda ama toplam yüzeyi küçük olan ikinci figür silindirdir Yüzeyi herhangi şekilde olursa olsun olursa olsun, yüzey enerjisi yüzeyin malzemesine (maddeye) bağlıdır ve yüzeyin alanı ile doğru orantılıdır. Bu nedenle içeriğinde(yapısında) sıvı bulunduran maddeler ve canlıların (bitki, böcek, hayvanlar) organlarının büyük  bir bölümünün vücudu  yuvarlak şekilde olur. Diğer yandan yuvarlak (aerodinamik) şekilde olması onun  rüzgara karşı direncini de artırmış olur.    

                

Doğada her canlı ya da madde enerjisini minimuma getirmeye çalışır bunun nedeni   canlının ve ya maddenin fazla enerjisinden kurtulma isteğidir . Örneğin  kararsız durumdaki uranyum ve polonyum gibi radyoaktif elementler bölünerek enerji fazlalıklarından kurtulurlar. Ya da kızgın bir demir parçasının  soğuduğunu, yani enerjisini aktardığını görürüz. Canlılar ise enerjilerini (içlerindeki suyu da) çoğu zaman dışarı aktarmak istemezler ve bu durumda canlının sahip olması gereken;  hacmini değiştirmeden  yüzeyini olabildiğince küçük tutmaktır,bu da  onun dış ortamla temasını ve yüzey enerjisini azaltır

            

Sıvının yüzeyinin minimum duruma gelme eylemini kılcal borularda da görüyoruz. Kılcal boruyu suya ve ya kana dokundurdukça, sıvının onun içine girdiğini biliyoruz. Camın yüzeyinde olan sıvı molekülleri ile cam moleküllerinin arasındaki çekim kuvveti, sıvı moleküllerinin kendi aralarındaki çekim kuvvetinden daha büyüktür. Bu nedenle de kılcal borudaki sıvının yüzeyinde yerleşen ve cam molekülerine yapışan moleküller,  sıvının seviyesinden yukarı kalkarlar.(Unutmamak gerekir ki sıvının molekülleri devamlı hareket ediyorlar ve sıvının yüzeyinde  titreşim oluyor, bu da yukarı çıkan sıvının yakınındaki moleküllerin, borunun duvarına ulaşmasına ve yukarı kalkmasına yardımcı oluyor) böylelikle cam boruya tutunamayan moleküller yukarı çıkan moleküllerin daha altında kalmış olur ve bu sıvı yüzeyinin orta kısmını daha çökük gösterir. Bu da borunun içindeki sıvının hava ile temasta olan yüzeyin alanının büyümesine neden oluyor.

              

Sıvının yüzeyindeki moleküller birbirine elastik şekilde bağlanmışlar. Nasıl ki yay ve ya lastik çekildiği zaman potansiyel  enerjisi artar ve onları çeken kuvvete daha çok direnirlerse  benzer şekilde su yüzeyinden yukarı çıkan moleküller duvara tutunamayan molekülleri çektiğinden aralarında  gerilme kuvveti oluşur .bu gerilme tüm molekülleri yukarı çeker ve su seviyesi yukarı kalkar. burada sıvının yüzey enerjisini küçültmek istediğini görürüz.

               

Camdan yapılmış kılcal boru ve sıvı arasında oluşan bu kuvvet, sıvının kendi ve cam molekülleri arasındaki etkileşmeye bağlı kuvvetlerin göstergesi olan yüzey gerilimi katsayısı  σ  ve etkileşme çizgisinin uzunluğu  2π r ile  belirlenir

                                                       F = 2π r σ .

 

Kılcal borudaki sıvının hava ile temasta olduğu ortadan çökmüş yüzeyi küçülmek için ya moleküllerin camdan pompası ya da sıvının orta kısmının kalkması gerekir. Bu bölgenin kalkması  borunun içinde hacmi  2π r2 h kader olan sıvı sütununun oluşmasına neden oluyor. Sıvının öz kütlesi   ρ  ise,  h   yüksekliyi olan bu sütunun ağırlığı  P =2π r2 h ρ  olur. Doğal olarak bu ağırlığı F kuvveti taşıdığından, borudaki sıvının yüksekliği  h,     F = P  eşitliğinden bulunur.

 

                                                         h = σ / r ρ

 

Görüyoruz ki borunun içi ile yukarı kalkmış sıvı sütununun yüksekliyi borunun yarıçapı ile ters orantılıdır. Bu nedenle de kılcal borudan söz ediyoruz. Eğer kılcal borunun içi yağlı ve ya mumlu olursa, su molekülleri  onu ıslatmaz (kendi molekülleri arasındaki  ilişki kuvveti yağ molekülleri ile olandan daha fazla) ve  sonuçta borudaki sıvının seviyesi dışındakinden daha aşağıda olur. Aynı şey cıva içine camdan yapılmış kılcal boru içinde geçerlidir.                  

              

Yüzey enerjisinin minimum değere ulaşması için, borudaki sıvı yüzeyi düz olmağa çalışıyor ve sonuçta sıvının seviyesi kalkmış oluyor. Bu süreç sıvının kalkarak borunun üstüne çıkmakla sonuçlana bilerdi, ama borudaki sıvı sütununun ağırlığı buna imkan vermiyor. Bitkilerin dokularının arasındaki mesafeler kılcal borunkinden çok küçük olduğundan su bitkinin kökünden yukarılarına kalkıyor. Doğal olarak bitkilerde, onların malzemesinin molekülleri ve su molekülleri arasındaki kuvvete bağlı olan, yüzey gerilimi fazla olabilir. Aynı zamanda bu çanlılarda farklı süreçler de suyun kalkmasına çok yardımcı olabilirler. Böylelikle toplam ve yüzey enerjinsin minimum değere ulaşmak eyleminin cansız ve canlı alem için ne keder  önemli olduğunu görmüş olduk. Bu prensip tüm evrende geçerlidir. 

 

       

 

 

Ana Sayfa