Bimetal şerit, farklı genleşme katsayılarına sahip iki metalin birbirine perçinlenmesiyle oluşur. Isıtıldığında genleşme katsayısı büyük olan metal daha fazla uzar ve şerit bu metale doğru bükülür. Genleşme katsayıları $\alpha_{demir} = 12 \times 10^{-6}$ 1/°C ve $\alpha_{pirinc} = 19 \times 10^{-6}$ 1/°C olan bir bimetal şerit ısıtıldığında nasıl bükülür?
A) Demire doğruBimetal şeritlerin çalışma prensibini anlamak için, metallerin ısıtıldığında nasıl davrandığını ve genleşme katsayılarının bu davranış üzerindeki etkisini inceleyelim.
Her metalin kendine özgü bir genleşme katsayısı ($\alpha$) vardır. Bu katsayı, bir metalin sıcaklığı arttığında ne kadar uzayacağını gösterir. Genleşme katsayısı ne kadar büyükse, metal aynı sıcaklık artışında o kadar fazla uzar. Yani, genleşme katsayısı, bir malzemenin ısıya karşı "uzama isteğinin" bir ölçüsüdür.
Soruda verilen genleşme katsayıları şunlardır:
Demir için: $\alpha_{demir} = 12 \times 10^{-6}$ 1/°C
Pirinç için: $\alpha_{pirinc} = 19 \times 10^{-6}$ 1/°C
Bu değerleri karşılaştırdığımızda, $\alpha_{pirinc} > \alpha_{demir}$ olduğunu görüyoruz. Yani, pirinç demire göre daha büyük bir genleşme katsayısına sahiptir. Bu durumda, aynı sıcaklık artışında pirinç, demirden daha fazla uzamak isteyecektir.
Bimetal şerit ısıtıldığında, her iki metal de uzamaya çalışır. Ancak, pirincin genleşme katsayısı demirden daha büyük olduğu için, pirinç demire göre daha fazla uzamak isteyecektir. Eğer ayrı ayrı olsalardı, pirinç daha uzun bir hale gelirdi.
İki metal birbirine perçinlendiği için ayrı ayrı uzayamazlar. Birbirlerine bağlı oldukları için, aralarındaki uzama farkını dengelemek amacıyla şerit bükülmek zorunda kalır.
Daha fazla uzamak isteyen metal (pirinç), bükülen şeridin dış tarafında (daha uzun olan, dışbükey taraf) yer alır. Çünkü dış taraf, iç tarafa göre daha uzun bir yay uzunluğuna sahiptir ve bu, pirincin daha fazla uzama isteğini karşılar.
Daha az uzamak isteyen metal (demir), bükülen şeridin iç tarafında (daha kısa olan, içbükey taraf) yer alır. Çünkü iç taraf, dış tarafa göre daha kısa bir yay uzunluğuna sahiptir ve bu, demirin daha az uzama isteğini karşılar.
Bu durumda, şerit, daha az uzayan metale doğru, yani içbükey tarafı o metale bakacak şekilde bükülür.
Pirinç, demirden daha fazla genleştiği için bükülen şeridin dış tarafında kalacaktır. Demir ise daha az genleştiği için şeridin iç tarafında kalacaktır. Bu da şeridin demire doğru bükülmesi anlamına gelir.
Cevap A seçeneğidir.
