Kafa Deneyini: Bir Küreyi Dik Bir Duvar Boyunca Yuvarlamak!

Katı bir küreyi sert bir eğimli yüzeye yerleştirdiğinizde, yer çekimi etkisiyle küre aşağı doğru yuvarlanır. Peki, bu yüzey dikey olursa ne olur? Önceden araştırmacılar, eğer bir itme olmazsa, kürenin direk yere düşeceğini varsaymışlardı. Fakat, yeni bir araştırma bu inancı ve fizik alanındaki uzun süredir kabul edilen varsayımları değiştirdi.

Waterloo Üniversitesi araştırmacıları, kürenin dikey bir yüzeyde fiziksel müdahale olmadan nasıl yuvarlanabileceğine dair tam senaryoyu ortaya koydu. Bu niş gözlem günlük hayatımızdan uzak görünse de, borular, mağaralar ve hatta uzay gibi ulaşılması zor alanları keşfetmek için faydalı uygulamaları olabilir.

“İlk kez gördüğümüzde gerçekten inanamadık,” dedi Sushanta Mitra, Waterloo Nanoteknoloji Enstitüsü’nün icra direktörü, bir üniversite açıklamasında. Araştırmacılar, keşiflerini “fizik hakkındaki temel anlayışımıza meydan okuma” olarak tanımlıyor. “Her şeyi tekrar tekrar kontrol ettik çünkü mantığa aykırı görünüyordu. Bunu doğruladığımızda laboratuvarda büyük bir heyecan vardı; bu bir tesadüf değildi ve gerçek dikey yuvarlanma idi.”

Mitra ve ekibi, dikey yuvarlanmayı yüksek hızlı kameralarla tesadüfen yakaladılar ve bulgularını Nisan ayında Soft Matter dergisinde yayınladıkları bir çalışmada açıkladılar.

Deneylerinde, dikey yuvarlanma, küçük bir küre ile cep telefonu büyüklüğündeki dikey bir yüzey arasındaki yumuşaklığın—bilimsel olarak esneklik olarak tanımlanır—dengesi üzerine kurulu. Küreler çok sert olduğunda, doğrudan yere düştüler. Çok yumuşak olduklarında ise ya yuvarlanmadan kaydılar ya da düzeye yapıştılar. Ancak, bir jelibon kadar yumuşak bir küre, süngerli bir fare matına eşdeğer bir dikey yüzeyde kendiliğinden yaklaşık her iki saniyede 0,039 inç (bir milimetre) hızla yuvarlandı, açıklamada belirtildiği gibi.

“Önemli olan, yuvarlanırken kürenin temas noktası değişmesidir,” dedi Mitra. “Ön kenar, bir fermuarın kapanması gibi davranırken, arka kenar açılması gibidir. Bu asimetri, yuvarlanmayı sürdürecek kadar tork, ya da kavrama, yaratır, böylece ya yapışmadan ya da tamamen düşmeden denge sağlanır.”

Ekibin bulguları, dikey duvarları tırmanarak erişilmesi zor altyapı ve doğal çevreyi hem Dünya’da hem de Dünya dışında keşfetmek veya izlemek için yumuşak robotların yaratılmasında pratik yansımaları olabilir. “Bu, dikey yüzeylerde hareket hakkında tamamen yeni bir düşünce biçimini açıyor,” dedi Mitra. “Şu anda robotlar ve araçlar yatay veya hafif eğimli yüzeylerle sınırlı. Bu keşif bunu değiştirebilir.”