Emniyet Kemeri İle Kovalent Bağ Arasındaki Benzerlik
EMNİYET KEMERİ MEKANİZMA
Emniyet kemerlerinin güvenlilik ve verimlilikleri gerçek kazalarda kanıtlanmış olmakla birlikte, geliştirilmeleri henüz tamamlanmamıştır. Çarpışma anında kemerlerin gerilmesi ile optimum koruma elde edilmektedir. Gevşek emniyet kemerlerinde, kemer gerilene kadar kullananların hareketleri engellenememektedir. Klasik emniyet kemerlerinin, yapılarından kaynaklanan ve etkinliklerini sınırlayan şu eksiklikleri bulunmaktadır:
Emniyet kemerine bir çekme bırakma hareketi uygulandığında, bu hareket, kayışın bobin üzerine yığılmasına neden olabilir. Ciddi darbe anında kayış kilitlense de, sürücü kayış sıkışana kadar öne doğru hareket eder. Dolayısıyla gereksiz yere sürücünün kafasının direksiyon ve gösterge paneline yaklaşmasına izin verir.
Belirli bir rahatlığı sağlamak amacıyla, vücut ve kayış arasında bir miktar boşluk bırakmak kaçınılmazdır. Bu boşluğun etkisi, 1 no'lu maddeyle aynıdır.
Klasik emniyet kemeri sistemleri kullanıcılar tarafından çalıştırılırken, Şekil 3 'te görülen ön gergili otomatik sistemler, yolcu müdahalesi olmaksızın birkaç milisaniyede fonksiyonel hale gelirler. Yeterli düzeyde bir ön darbe sırasında, genellikle orta konsol içine yerleştirilmiş olan elektronik beyin, ön koltukların emniyet kemerini sıkıştıran ön gerdirme mekanizmasını (Şekil 4) harekete geçirir ve üç noktadan sınırlayan sistem otomatik olarak geri çekilerek optimum koruma sağlanır. Emniyet kemerleri tek elle bağlanıp, çözülebilmelidirler.
Şekil 3: ön gergili emniyet kemeri
Şekil 4:kemer gerdirme sistemi
Şekil 4 deki sistemde darbe anında beyin sensöre sinyal gönderip fünyeyi tetikler ve silidire hızla basınçlı gaz boşalır buda pistonu ileri hareket ettirir. Böylece kemer gerilmiş olur.
Şekil 5 'teki eğriler, % 5, % 50 ve % 95 lik test mankenleri (dummy) ile yapılan çarpma testleriyle belirlenmiş yolcuların kinetik enerjilerinin değişimini göstermektedir. Yolcuların kinetik enerjilerinin bağıl hızın karesinin fonksiyonu olması nedeniyle, koruyucu sınırlayıcıların kazanın ilk anlarında uygulanmasının avantaj sağladığı ifade edilmektedir. Elektronik beyinin sarsıntılardan etkilenmeyecek biçimde düzenlenmesiyle, taşıt ivmelenirken meydana gelebilecek gerilme önlenebilmektedir. Bu ise, özellikle yüksek hızdaki çarpma durumlarında çok büyük önem kazanmaktadır.
Şekil 5:çarpma sırasında yolcuların kinetik enerjilerinin değişimi
Günümüzde kullanılmakta olan gerilmesi sınırlandırılmış emniyet kemerleri, çarpışma sırasında araç hızının aniden sıfıra düşmesi sonucunda, ön koltuklarda oturanların göğüs ve kalçalarının emniyet kemerlerinin sıkmasından çok fazla etkilenmemeleri için, oluşan kuvveti sınırlayan ve kısa bir zaman aralığına yayan sarma/kilitleme sistemiyle donatılmaktadır.
Hava yastıkları, emniyet kemerlerini tamamlayıcı olarak geliştirilen pasif güvenlik elemanlarıdır, Şekil 6. Sistem, aracın yavaşlama ivmesini hesaplayan kendi elektronik beyni tarafından yönetilir. Elektronik beyin, yeterli düzeyde bir ön darbe olduğunda, sürücü için direksiyon simidi içine, sürücünün yanında oturan yolcu için de torpido gözüne yerleştirilmiş olan ve her ikisinin kafalarını koruyacak biçimde şişen hava yastıklarını harekete geçirir. 60 litrelik bir hava yastığının dolma süresi yaklaşık 40 ms dir.
Şekil 6: Sürücü ve yolcu hava yastıkları.
Hava yastığındaki olumsuzlukları gidermek üzere sisteme eklenen koltuk ağırlık algılayıcı (sensör), çocukların ve minyon yapılı yetişkinlerin korunması için, belirli ağırlığın (örneğin 30 kg) altındaki yolcu ağırlıklarında hava yastığını işlemez duruma getirmektedir. Zayıf bayanların ve ağır gençlerin koltukta ne biçimde oturduklarının algılanması, halen zorlukları oluşturmaktadır. Ayrıca, hava yastığının etkin kontrolü için, kemerin bağlanıp bağlanmadığının ve çarpışmanın şiddetinin dikkate alınması da düşünülmektedir. Temel fikir, günümüzde kullanılmakta olan iki kademeli şişiricilerin basınç artışının daha olumlu kontrolüdür.
Yolcu sınırlama sitemlerinin önemli bir parçası da, çarpışma sırasında vücudun alt kısımlarının enerjisinin absorbe edilmesi için kullanılan diz yastığıdır. Ayrı diz yastığı, sistemin karmaşıklaşmasına ve fiyat artışına yol açtığından, daha ucuz ve basit bir çözüm, Şekil 7 'de görüldüğü gibi, aşağıya monte edilen yolcu hava yastığı (LMPAB) sistemine bir diz yastığı eklenerek elde edilmiştir
Şekil 7: diz yastığı eklenerek geliştirilmiş yolcu hava yastığı:
Hava yastığı ve emniyet kemerinin tek başına ve birlikte kullanılmaları durumundaki yaralanma riskleri, hava yastığıyla % 18, emniyet kemeriyle % 42, ikisinin birlikte kullanılmaları durumunda ise, % 46 kadar azalmaktadır.
Yeni model taşıtlarda, yanal çarpmalara karşı koruma sağlayan yanal hava yastıkları veya Şekil 8 'de görüldüğü gibi, şişirilebilen koruyucu yan hava perdeleri de kullanılmaya başlamıştır. Yanal hava yastıkları, sürücü ve yolcunun kolunun yastıkla kapı arasında sıkışma riskini de önleyecek biçimde düzenlenmektedir.
Boyun kırılması gibi, arkadan çarpmalardaki darbe hasarlarını azaltmak üzere kafayı destekleyen boyunluklar kullanılmaktadır. Hasar riskini daha da azaltmak amacıyla, Opel tarafından, kaza sırasındaki işleyişi Şekil' de açıklanan aktif boyunluklar kullanılmaya başlamıştır.
Volvo, arkadan çarpmalarda görev yapan bir koruma sistemini (WHIPS - whiplash protection system) Mayıs 1999'dan itibaren uygulamaya almıştır. Arkadan çarpmalarda sistemin koltuğu gövdenin geriye doğru hareketini izlemektedir. Böylelikle, gövdenin üst kısmı ile kafa birlikte ve paralel olarak hafifçe ve dengeli bir biçimde geriye doğru gideceğinden, gövdedeki gerilmeler azaltılmaktadır. Koltuğun arkası daha sonra geriye/aşağıya doğru alçaltılarak, geriye fırlamaya ve tehlikeli kırbaçlama hareketinin riskine karşı gelmektedir.
Kovalent bağ
Metan molekülünde kovalent bağlı haldeki hidrojen ve karbon.
Kovalent bağ, iki atom arasında, bir veya daha fazla elektronun paylaşılmasıyla karakterize edilen kimyasal bağın bir tanımıdır. Genellikle bağ, ortaya çıkan molekülü bir arada tutan ortak çekim gücü olarak tanımlanabilir. Paylaşılan elektron ya da elektronlar, her iki çekirdek etrafında dolanacaklar, iki çekirdek arasındaki bölgede daha uzun süre bulundukları için bu bölgede (-) yüklü bir alan yaratacaklardır. Bu alan, her iki çekirdeğe bir çekme kuvveti uygulayarak bir bağ yaratır.
Kovalent bağ, söz konusu atomların dış yörüngelerinin dolması ile meydana gelir. Bu tür bağlar, moleküller arası hidrojen bağından daima daha güçlü, iyonik bağ ile ise ya aynı güçte ya da daha güçlüdür.
Bazı inorganik maddelerin -hidrojen, amonyak, klor, su ve azot molekülleri ile tüm organik maddelerin molekülleri kovalent bağ ile bir arada tutulmaktadır.
Kovalent bağ (iyonik ve metalik bağın tersine) yönlüdür; bağ açılarının etkileşimin gücü üzerinde etkisi büyüktür. Bu etkinin kaynağı, kovalent bağların, atomik yörüngelerin üst üste binmesiyle oluşmasından ileri gelir. Atomik yörüngeler (p, d, ve f orbitalleri) hepsi yönlü karakterde olup, bağlanma esnasında önemli ölçüde yöne bağlı etkileşime neden olurlar.
Kovalent bağ, genellikle benzer elektronegatifliğe sahip atomlar arasında gerçekleşir. Bu nedenle ametaller, daha kolaylıkla kovalent bağı tercih eder ve metaller de kolayca yerlerinden oynatılabilen elektronların daha serbestçe dolaşabildiği metalik bağ yaparlar. Ametallerde bir elektronun serbest kalması daha zordur, dolayısıyla benzer elektronegatifliğe sahip bir madde ile birleşme söz konusu olduğunda o elektronun paylaşılması tek seçenek haline gelir.
En Son Teori
Günümüzde valans bağ modeli, moleküler yörünge modeli ile desteklenmektedir. Bu modele göre, atomlar bir araya getirildikçe atomik yörüngeler, moleküler yörüngeler oluşturmak üzere etkileşirler. Kuantum mekaniği kullanılarak elektronik yapının, enerji seviyelerinin, bağ açılarının, ve bağ mesafelerinin yüksek bir hassasiyetle hesaplanması mümkündür
2. Atomun Emniyet Kemeri: Zayıf Nükleer Kuvvet
Şu an yeryüzündeki düzeni sağlayan en önemli etkenlerden biri de atomun kendi içinde dengeli bir yapıya sahip olmasıdır. Bu denge sayesinde maddeler bir anda bozulmaya uğramaz ve insanlara zarar verebilecek ışınları yaymaz. Atom bu dengesini çekirdeğindeki protonlarla nötronlar arasında var olan "zayıf nükleer kuvvet" sayesinde elde eder. Bu kuvvet özellikle içinde fazla nötron ve proton bulunduran çekirdeklerin dengesini sağlamada önemli bir rol oynar. Bu dengeyi sağlarken gerekirse bir nötron protona dönüşebilir.
Bu işlem sonucunda çekirdekteki proton sayısı değiştiği için, artık atom da değişmiş, farklı bir atom olmuştur. Burada sonuç çok önemlidir. Bir atom parçalanmadan, başka bir atoma dönüşmüş ve varlığını korumaya devam etmiştir. İşte bu şekilde de canlılar kontrolsüz bir şekilde çevreye dağılıp insanlara zarar verecek parçacıklardan gelebilecek tehlikelere karşı adeta bir emniyet kemeri gibi korunmuş olur.
3. Elektronları Yörüngede Tutan Kuvvet: Elektromanyetik Kuvvet
Bu kuvvetin keşfedilmesi fizik dünyasında bir çığır açtı. Her cismin kendi yapısal özelliğine göre bir "elektrik yükü" taşıdığı ve bu elektrik yükleri arasında bir kuvvet olduğu öğrenilmiş oldu. Bu kuvvet zıt elektrik yüklü parçacıkların birbirini çekmesini, aynı yüklü parçacıkların da birbirlerini itmelerini sağlar. Bu sayede bu kuvvet atomun çekirdeğindeki protonlarla çevresindeki yörüngelerde dolaşan elektronların birbirlerini çekmelerini sağlar. İşte bu şekilde atomu oluşturacak iki ana unsur olan "çekirdek" ve "elektronlar" bir araya gelme fırsatı bulurlar.
Bu kuvvetin şiddetindeki en ufak bir farklılık elektronların çekirdek etrafından dağılmasına ya da çekirdeğe yapışmasına neden olur. Her iki durumda da atomun, dolayısıyla madde evreninin oluşması imkansız hale gelir. Oysa bu kuvvet ilk ortaya çıktığı andan itibaren sahip olduğu değer sayesinde çekirdekteki protonlar elektronları atomun oluşması için gereken en uygun şiddette çeker.
4. Evreni Yörüngelerde Tutan Kuvvet: Yerçekimi Kuvveti
Bu kuvvet algılayabildiğimiz tek kuvvet olmasına rağmen, aynı zamanda da hakkında en az bilgi sahibi olduğumuz kuvvettir. Yerçekimi olarak bildiğimiz bu kuvvetin gerçek adı "kütle çekim kuvveti"dir. Şiddeti diğer kuvvetlere göre en düşük kuvvet olmasına rağmen, çok büyük kütlelerin birbirini çekmelerini sağlar. Evrendeki galaksilerin, yıldızların birbirlerinin yörüngelerinde kalmalarının nedeni bu kuvvettir. Dünyanın ve diğer gezegenlerin Güneş'in etrafında belirli bir yörüngede kalabilmelerinin nedeni de yine yerçekimi kuvvetidir. Bizler bu kuvvet sayesinde yeryüzünde yürüyebiliriz. Bu kuvvetin değerlerinde bir azalma olursa yıldızlar yerinden kayar, dünya yörüngesinden kopar, bizler dünya üzerinden uzay boşluğuna dağılırız. En ufak bir artma olursa da yıldızlar birbirine çarpar, dünya güneşe yapışır ve bizler de yer kabuğunun içine gireriz. Tüm bunlar çok uzak ihtimaller olarak görülebilir, ama bu kuvvetin şu an sahip olduğu şiddetinin dışına çok kısa bir süre dahi çıkması, bu sonlarla karşılaşmak için yeterlidir.
Bu konuda araştırma yapan bütün bilim adamları bahsettiğimiz temel kuvvetlerin büyük bir özenle tespit edilmiş olmasının, evrenin varlığı için vazgeçilmez olduğunu kabul etmektedir.
Ünlü moleküler biyolog Michael Denton, Nature's Destiny: How the Laws of Biology Reveal Purpose in the Universe (Doğanın Kaderi: Biyoloji Kanunları Evrendeki Amacı Nasıl Gösteriyor) adlı kitabında bu gerçeği şöyle vurgular:
Eğer yerçekimi kuvveti bir trilyon kat daha güçlü olsaydı, o zaman evren çok daha küçük bir yer olurdu ve ömrü de çok daha kısa sürerdi. Ortalama bir yıldızın kütlesi, şu anki Güneşimiz'den bir trilyon kat daha küçük olurdu ve yaşama süresi de bir yıl kadar olabilirdi. Öte yandan, eğer yerçekimi kuvveti birazcık bile daha güçsüz olsaydı, hiçbir yıldız ya da galaksi asla oluşamazdı. Diğer kuvvetler arasındaki dengeler de son derece hassastır. Eğer güçlü nükleer kuvvet birazcık bile daha zayıf olsaydı, o zaman evrendeki tek kararlı element hidrojen olurdu. Başka hiçbir atom oluşamazdı. Eğer güçlü nükleer kuvvet, elektromanyetik kuvvete göre birazcık bile daha güçlü olsaydı, o zaman da evrendeki tek kararlı element, çekirdeğinde iki proton bulunduran bir atom olurdu. Bu durumda evrende hiç hidrojen olmayacak, yıldızlar ve galaksiler oluşsalar bile, şu anki yapılarından çok farklı olacaklardı. Açıkçası, eğer bu temel güçler ve değişkenler şu anda sahip oldukları değerlere tamı tamına sahip olmasalar, hiçbir yıldız, süpernova, gezegen ve atom olmayacaktı. Hayat da olmayacaktı.11
Ünlü fizikçi Paul Davies ise, evrendeki fizik yasalarının bu tespit edilmiş ölçüleri karşısındaki hayranlığını şöyle ifade eder:
Ve insan kozmolojiyi araştırdıkça, inanılmazlık giderek daha belirgin hale gelir. Evrenin başlangıcı hakkındaki son bulgular, genişlemekte olan evrenin, hayranlık uyandırıcı bir hassasiyetle düzenlenmiş olduğunu ortaya koymaktadır.12
Tüm evrende bu temel kuvvetlerin üzerine kurulmuş üstün bir tasarım ve kusursuz bir düzen hüküm sürmektedir. Bu düzenin Sahibi elbette her şeyi kusursuzca yoktan var eden Allah'tır. En küçük kuvvetle yıldızları yörüngelerinde tutan, en şiddetli kuvvetle küçücük atomun çekirdeğini kaynaştıran alemlerin Rabbi olan Allah'tır. Bütün kuvvetler O'nun koyduğu "ölçü"lere göre hareket eder
ATOMUN EMNİYET KEMERİ: ZAYIF NÜKLEER KUVVET
Şu an yeryüzündeki düzeni sağlayan en önemli etkenlerden biri de atomun kendi içinde dengeli bir yapıya sahip olmasıdır. Bu denge sayesinde maddeler bir anda bozulmaya uğramaz ve insanlara zarar verebilecek ışınları yaymaz. Atom bu dengesini çekirdeğindeki protonlarla nötronlar arasında var olan"zayıf nükleer kuvvet" sayesinde elde eder. Bu kuvvet özellikle içinde fazla nötron ve proton bulunduran çekirdeklerin dengesini sağlamada önemli bir rol oynar. Bu dengeyi sağlarken gerekirse bir nötron protona dönüşebilir.
Bu işlem sonucunda çekirdekteki proton sayısı değiştiği için artık atom da değişmiş farklı bir atom olmuştur. Burada sonuç çok önemlidir. Bir atom parçalanmadan başka bir atoma dönüşmüş ve varlığını korumaya devam etmiştir. İşte bu şekilde de canlılar kontrolsüz bir şekilde çevreye dağılıp insanlara zarar verecek parçacıklardan gelebilecek tehlikelere karşı adeta bir emniyet kemeri gibi korunmuş olur.
3. ELEKTRONLARI YÖRÜNGEDE TUTAN KUVVET: ELEKTROMANYETİK KUVVET
Bu kuvvetin keşfedilmesi fizik dünyasında bir çığır açtı. Her cismin kendi yapısal özelliğine göre bir "elektrik yükü" taşıdığı ve bu elektrik yükleri arasında bir kuvvet olduğu öğrenilmiş oldu. Bu kuvvet zıt elektrik yüklü parçacıkların birbirini çekmesiniaynı yüklü parçacıkların da birbirlerini itmelerini sağlar. Bu sayede bu kuvvet atomun çekirdeğindeki protonlarla çevresindeki yörüngelerde dolaşan elektronların birbirlerini çekmelerini sağlar. İşte bu şekilde atomu oluşturacak iki ana unsur olan "çekirdek" ve "elektronlar" bir araya gelme fırsatı bulurlar. Bu kuvvetin şiddetindeki en ufak bir farklılık elektronların çekirdek etrafından dağılmasına ya da çekirdeğe yapışmasına neden olur. Her iki durumda da atomundolayısıyla madde evreninin oluşması imkansız hale gelir. Oysa bu kuvvet ilk ortaya çıktığı andan itibaren sahip olduğu değer sayesinde çekirdekteki protonlar elektronları atomun oluşması için gereken en uygun şiddette çeker.
4. EVRENİ YÖRÜNGELERDE TUTAN KUVVET: YERÇEKİMİ KUVVETİ
Bu kuvvet algılayabildiğimiz tek kuvvet olmasına rağmen aynı zamanda da hakkında en az bilgi sahibi olduğumuz kuvvettir. Yerçekimi olarak bildiğimiz bu kuvvetin gerçek adı "kütle çekim kuvveti"dir. Şiddeti diğer kuvvetlere göre en düşük kuvvet olmasına rağmen çok büyük kütlelerin birbirini çekmelerini sağlar. Evrendeki galaksilerin yıldızların birbirlerinin yörüngelerinde kalmalarının nedeni bu kuvvettir. Dünyanın ve diğer gezegenlerin Güneş'in etrafında belirli bir yörüngede kalabilmelerinin nedeni de yine yerçekimi kuvvetidir. Bizler bu kuvvet sayesinde yeryüzünde yürüyebiliriz. Bu kuvvetin değerlerinde bir azalma olursa yıldızlar yerinden kayar dünya yörüngesinden kopar bizler dünya üzerinden uzay boşluğuna dağılırız. En ufak bir artma olursa da yıldızlar birbirine çarpar dünya güneşe yapışır ve bizler de yer kabuğunun içine gireriz. Tüm bunlar çok uzak ihtimaller olarak görülebilir ama bu kuvvetin şu an sahip olduğu şiddetinin dışına çok kısa bir süre dahi çıkması bu sonlarla karşılaşmak için yeterlidir.
Yerçekiminin olmadığı bir ortamda ancak özel düzenekler kullanılarak belli bir süre kalınabilir. Çünkü canlılar ancak yerçekiminin var olduğu bir sistemde hayatını devam ettirebilir.
Bu konuda araştırma yapan bütün bilim adamları bahsettiğimiz temel kuvvetlerin büyük bir özenle tespit edilmiş olmasınınevrenin varlığı için vazgeçilmez olduğunu kabul etmektedir.
Ünlü moleküler biyolog Michael Denton Nature's Destiny: How the Laws of Biology Reveal Purpose in the Universe (Doğanın Kaderi: Biyoloji Kanunları Evrendeki Amacı Nasıl Gösteriyor) adlı kitabında bu gerçeği şöyle vurgular:
Eğer yerçekimi kuvveti bir trilyon kat daha güçlü olsaydı o zaman evren çok daha küçük bir yer olurdu ve ömrü de çok daha kısa sürerdi. Ortalama bir yıldızın kütlesi şu anki Güneşimiz'den bir trilyon kat daha küçük olurdu ve yaşama süresi de bir yıl kadar olabilirdi. Öte yandan eğer yerçekimi kuvveti birazcık bile daha güçsüz olsaydı hiçbir yıldız ya da galaksi asla oluşamazdı. Diğer kuvvetler arasındaki dengeler de son derece hassastır. Eğer güçlü nükleer kuvvet birazcık bile daha zayıf olsaydı o zaman evrendeki tek kararlı element hidrojen olurdu. Başka hiçbir atom oluşamazdı. Eğer güçlü nükleer kuvvetelektromanyetik kuvvete göre birazcık bile daha güçlü olsaydı o zaman daevrendeki tek kararlı element çekirdeğinde iki proton bulunduran bir atom olurdu. Bu durumda evrende hiç hidrojen olmayacak yıldızlar ve galaksiler oluşsalar bile şu anki yapılarından çok farklı olacaklardı. Açıkçası eğer bu temel güçler ve değişkenler şu anda sahip oldukları değerlere tamı tamına sahip olmasalar hiçbir yıldız süpernova gezegen ve atom olmayacaktı. Hayat da olmayacaktı.
Ünlü fizikçi Paul Davies ise evrendeki fizik yasalarının bu tespit edilmiş ölçüleri karşısındaki hayranlığını şöyle ifade eder:Ve insan kozmolojiyi araştırdıkça inanılmazlık giderek daha belirgin hale gelir. Evrenin başlangıcı hakkındaki son bulgulargenişlemekte olan evrenin hayranlık uyandırıcı bir hassasiyetle düzenlenmiş olduğunu ortaya koymaktadır
Tüm evrende yerçekimi gibi temel kuvvetlerin üzerine kurulmuş üstün bir tasarım ve kusursuz bir düzen hüküm sürmektedir. Bu düzenin Sahibi elbette her şeyi kusursuzca yoktan var eden Allah'tır. Çağdaş fizik ve astronominin en önde gelen kurucusu ve "yaşamış en büyük bilim adamı" sayılan Isaac Newton (1642-1727) bu gerçeği şu şekilde ifade eder: "Güneş sisteminin gezegenlerin ve kuyruklu yıldızların harika sistemleri yalnızca akıllı ve güçlü bir varlığın kudretiyle sürebilir. Bu varlık her şeyi yönetir yalnızca dünyanın ruhunu değil her şeyi O Allah'tır."
Tüm evrende bu temel kuvvetlerin üzerine kurulmuş üstün bir tasarım ve kusursuz bir düzen hüküm sürmektedir. Bu düzenin Sahibi elbette her şeyi kusursuzca yoktan var eden Allah'tır. En küçük kuvvetle yıldızları yörüngelerinde tutan en şiddetli kuvvetle küçücükatomun çekirdeğini kaynaştıran Alemlerin Rabbi olan Allah'tır. Bütün kuvvetler O'nun koyduğu "ölçü"lere göre hareket eder