DergiTeknoloji

Mobius Kaleidocycles: Potansiyel Uygulamaları İle Sansasyonel Yapılar

Bilimin, matematiğin ve sanatın buluştuğu yerde, kaleidosiklikler bulunur. Nesneler, modern bir sanat müzesinde bulunabilecek geometrik heykelleri andırır, ancak hayal gücünü gerçekten yakalayan hareketlerdir. Dayanak noktaları ve rijit geometrik şekillerden inşa edilen halka bağlantılar, sürekli tekrar çevrilerek çiçek tomurcuğunun tekrar tekrar yeşillendiğini hatırlatır. Büyüleyici nesneler meraklı mühendisler ve matematikçiler de dahil olmak üzere onları gören herkese ilham kaynağı oluyor.

Okinawa Bilim ve Teknoloji Yüksek Lisansı (OIST) Enstitüsündeki araştırmacılar, yeni bir laciidocycle sınıfı ortaya çıkarmışlardı. Bunlar temel araştırmalarda, sentetik kimyada ve hatta robotikte ilerlemeyi teşvik edebilir. Araştırmacılar Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri’nde 17 Aralık 2018’de Möbius kaleidocycles adlı nesneyi açıklayan bir makale yayınladılar.

Araştırmanın ilk yazarı ve OIST Matematik, Mekanik ve Malzeme Birimi’nde doktora sonrası araştırmacı olan Dr. Johannes Schönke, “Altı üçgen piramitten yapılmış klasik bir kaleidocycle yalnızca belirli bir şekilde hareket ettirilebilir. Bu amaç ile bu yapıya başka halka bağlantılar bulmakla ilgileniyorduk. Böyle nesnelerin yapılıp yapılamayacağından emin değildik. Bu araştırmaya dayanarak, Schönke Möbius Kaleidocycles’in hareketlerini daha fazla keşfetmek için interaktif bir görselleştirme aracı tasarladık. Tabletinizin bu hesaplamaları gerçek zamanlı olarak kolayca gerçekleştirebilmesi gerçeği, sorunu kolayca hesaplanabilir bir sisteme ayıra bildiğimizi gösteriyor.”

Araştırmanın baş araştırmacısı ve araştırmanın baş araştırmacısı Prof. Dr. Eliot Fried “Bu çalışma kinematik veya hareketin geometrisi olarak bilinen alanın altına düşer. Kinematik bir sonuç geniş kapsamlıdır çünkü belirli maddi özelliklere dayanmamaktadır.”

Matematik Eski Kağıt Katlama Sanatını Karşılıyor

Birkaç hassas kıvrım ve bir miktar yapıştırıcı ile, düz bir kâğıt tabakası klasik bir kaleidosikle dönüştürülebilir. Gerçekleştirilen nesne, döner bir parçanın dayanak noktaları ile birleştirilen altı aynı üçgen piramitten oluşur. Bu piramit zincirinin iki ucu birbirine bağlandığında, komşu dayanak noktaları arasındaki açı tam olarak 90 derecedir. Bu hassas ilişki, klasik kaleidosellerin mükemmel üç katlı simetri ile içten dışa dönmesini mümkün kılar.

Benzer bir kaleidosikle sekiz üçgen piramitten inşa edilebilir, ancak bir kavrama vardır: sadece tek bir şekilde dönmekten ziyade, sekiz katlı bir kaleidocycle çeşitli şekillerde hareket edebilir. Bu ek “serbestlik derecesi”, nesnenin titrek bir şekilde hareket etmesini sağlar. Bu da uygulamalarda daha az kullanışlı olmasını sağlar. Schönke ve Fried, klasik, tek serbestlik derecesini hala koruyan yedi, sekiz, dokuz ya da daha fazla elementle yeni bir kaleidocycle oluşturabileceklerini merak ettiler.

Schönke, “Komşu dayanak noktaları doğru açılarda olması gerektiği fikrinden uzaklaşmamız gerektiğini çabucak anladık” dedi.

Matematik, bilgisayar simülasyonları ve hem kağıt hem de 3 boyutlu baskı modellerinin yardımıyla araştırmacılar, toplam bağlantı sayısına bağlı olarak, her bir kaleidocycle için özel bir “bükülme açısı” olduğunu fark ettiler. Dayanak noktaları arasındaki açı çok küçükse, zincirin uçları kapalı bir halka oluşturmak üzere bir araya getirilemez. Açı çok büyükse, ortaya çıkan nesne ek serbestlik derecesine sahip olacak ve sürünen bir yılan gibi hareket edecektir.

Temel Araştırmaları ve Gelecekteki Yenilikleri Etkinleştirme

Schönke ve Fried, Möbius grubu olarak bilinen ünlü bir geometrik nesneyi “Möbius kaleidocycles” olarak adlandırdılar. Bir ucu 180 derece büken ve kalan uca bağlayan dikdörtgen bir kâğıt şeridi alarak kendi Möbius bandınızı yapabilirsiniz.

İki farklı kenarı olan aynı kağıt şeridinden yapılmış dairesel bir halkanın aksine, bir Möbius bandı sadece bir kenara sahiptir. Bandın orta çizgisi boyunca bir yol izlerseniz, başlangıç noktasından, ancak şeridin kenarını geçmeden kağıt şeridinin diğer tarafına geri dönersiniz. Möbius Kaleidocycles bu topolojiyi paylaşır. Bu nedenle “üst” veya “alt” yoktur. Möbius Kaleidocycles, tek taraflı, tek kenarlı bir yüzey ile sonuçlanan 540 derecelik bir büküm ile oluşturulan bir Möbius bandı gibidir.

Benzersiz özellikleri nedeniyle Möbius kaleidocycles çok çeşitli uygulamalar için kullanılabilir. Araştırmacılar, nesnelerin yeni karıştırma makineleri enerji ileten cihazlar veya robotik silahlar tasarlamak için temel oluşturabileceğini önermektedir. Bireysel Möbius kaleidocycles, su örneklerini toplama veya deniz yaşamını izleme yeteneğine sahip, kendinden tahrikli denizaltılar olarak işlev görecek şekilde tasarlanabilir. Nesneler, uzay gemilerindeki şemsiyeler veya güneş panelleri gibi şekil değiştirerek işlev gören yeni konuşlandırılabilir cihaz nesneleri oluşturmak için birleştirilebilir.

Schönke, “Bir kimyager Möbius kaleidocycles’a dayanarak molekülleri potansiyel olarak sentezleyebilir. Sürtünme moleküler ölçekte göz ardı edilebilir olduğu için, bu moleküller sonsuza kadar dönebilirdi ve muhtemelen çok yüksek bir ısı kapasitesine sahip olabilirdi.”

Pratik uygulamalarının yanı sıra Möbius kaleidocycles, makine mühendisliği, fizik ve matematiğin temel prensipleri hakkında çarpıcı sorular ortaya çıkarmaktadır.

Fried “Diğer araştırmacıların bu soruları yanıtlamak için ilham vereceğini umuyoruz. Bu çalışmanın, kendi içinde heyecan verici olan matematik, sanat ve mimarinin arayüzünde bir topluma girmemize izin verdiğini” de sözlerine ekledi.

Kaynak:
phys
Etiketler
1 Oy2 Oy3 Oy4 Oy5 Oy (3 oy verildi, Ortalama: 5 üzerinden 5,00 oy )
Loading...

Benzer Makaleler

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Close