OOBLECK Gizemi: Nişasta Su Karışımı

Çocukluğumuzdan bu yana piknik yapmak ya da gezmek için gölet benzeri mesire alanlarının yakınına gittiğimizde ebeveynlerimiz tarafından çoğu zaman sözlü olarak dikkatli olmamız gerektiği doğrultusunda uyarılmışızdır. Hatta etrafımıza baktığımızda yazılı olarak da ilgili kurum tarafından birçok noktaya yerleştirilmiş uyarı levhaları vardır. Bu levhaların üzerinde yazan ibarelerden birkaçı şu şekildedir;

Yukarıdaki gibi uyarı ibarelerine baktığımızda ilk ikisi bireyleri dolaylı bir şekilde su çevresinden uzak tutarken üçüncü ibare doğrudan suyla temastan uzaklaştırmaya çalışmaktadır. Çünkü bireylerin can güvenliğini tehdit eden bir alan olduğunu ifade etmektedir. Peki neden bu uyarılara bir birey olarak dikkat etmeliyiz hiç düşündünüz mü? 

Ben bu ibarelerin öneminin ne kadar ciddi boyutta olabileceğini merak ettim ve pikniğe gittiğim zaman şu tecrübeyi deneyimledim. Öncelikle gölet kenarından yeterince uzakta ve suyla temas edemeyeceğim bir yükseltide güvenli bir alana geçtim. Daha sonra yeterince büyük orta ağırlıkta bir taş seçtim. Bu taşın etrafını aliminyum folyo ile kapladım. Taşı gölette çok derin olmayan bir bölgeye fırlattığımda yavaş yavaş dibe oturduğunu gözlemledim. Güneşten gelen ışık ışınları suya çarpıp kırıldığı için alüminyum folyadan geri gelen yansımalardan taşın konumunu kolayca ayırt edebiliyordum. Bir süre beklediğimde gözüme gelen bu yansımaların şiddetinin azaldığını farkettim. Aradan biraz daha zaman geçince taşın konumunu kaybetmiştim. Durgun bir nesne su tabanıyla temas ettiğinde yavaş yavaş dibe çekilmişti. Buradan yanında bulunduğum bu gölün bataklık durumunda olduğunu anlamıştım. Yani canlı olan bizler bu su birikintilerinin içine girdiğimizde farkında olmadan dibe batmaya başlayacağız ve yukarı çıkmaya çalıştıkça daha da içine çekileceğiz. Bu yüzden can güvenliğimiz için bu uyarıları kulak arkası etmemeli ve dikkate almalıyız .

Bataklıklar, çeşitli madde taneciklerinin ‘kolloid hidrojel’ adlı bağlarla bir arada bulunduğu yoğun karışımlardır. Bu karışımın içinde su, kayaç, kum, kil gibi maddeler bulunur. Kil tanecikleri, yapıştırıcı görevi görürken, su molekülleri kum taneciklerinin bir arada bulunmasını sağlamaktadır. Çevresel bir uyaran olmadığı sürece kararlığını koruyan bataklıklar, basınca karşı duyarlıdır. Etki eden basınç değişimiyle birlikte ilgili bataklık bölgesi sıvılaşır. Burada sıvılaşma kavramı, birbirine hassas bir şekilde tutunan gevşek moleküllerin birbirinden kopması ya da ayrılması anlamına gelmektedir. Bir bölgede sıvılaşmanın artması basıncın arttığı anlamına gelmektedir. Yani, basınç etkisiyle sıvılaşan bölgede bulunan cisim batmaya başlayacaktır. Basınç değişimi bölgesel olarak farklı kum ve su yoğunluklarını oluşturmaktadır. Kum yoğunluğunun fazla olduğu yerlerde hareket etmek zordur. Hızlı hareket edebiliyorsak kum yoğunluğu az ve sıvılaşma fazladır. Bu da kum yoğunluğunun zamana göre oluşumu yeterli seviyede değildir. Dolayısıyla hızlı hareket etmiş olursak daha çabuk batmaya başlarız. 

Çocuklar o halde bu gizeminin arkasında yatan bilimin penceresinden bakarak, bataklıkların katı mı yoksa sıvı mı olduğu konusunda bir sonuca varabilir miyiz, ne dersiniz ?

Sıvılar, akışkan ve girdiği kabın şeklini alabilen, katılar ise belirli bir hacim ve büyüklüğü olan sert maddelerdir. İnsan gözü bu maddelerin fiziksel özelliklerini inceleyerek genelde bir sınıflandırmada bulunabilir. Ancak bu sefer fiziğin gizemi içine çekilip basınç altında formu değişen Newtonsal olmayan Akışkanlarla tanışacağız. Akışkanlık ya da akma kavramı söz konusu olduğunda bilmemiz gereken altın kelime kuşkusuz Vizkozitedir.

Akmaya Karşı Dirençliyiz! 

Vizkozite Yasası

Viskozite, belirli bir yoğunluğu olan sıvıların akmaya karşı gösterdiği direnç olarak tanımlanır. Fizikte popüler olan bu kavramın günlük hayatta da pek çok yerde varlığını gösterir olması şaşırtıcı değildir. Örneğin öğünlerimizde kullandığımız bal ve süt fiziksel olarak baktığımızda sıvıdırlar. Ancak bu sıvıların akma hızları ve yoğunlukları aynı değildir. Bal, süte göre akmaya karşı daha çok direnç gösterir. Buda onun viskozitesinin daha büyük olduğunu anlamına gelir. Bunu şu şekilde sizlerle gözlemleyebilirsiniz: Bir bardak ballı sütü hazırlamayı deneyelim. Kutudan öncelikle sütü bardağa belirli bir yükseklikten dolduralım ve süreyi kontrol edelim. Daha sonra bir kaşık balı sütün içine aynı yükseklikten dökmeye çalışalım. Sonuç olarak gözlemleriniz , balın süte göre çok daha yavaş hareket ettiğini ve akış hızının daha yavaş olacağı yönünde olacaktır. Bu örneği elbette farklı kombinasyonlarla çeşitlendirebiliriz. Sizlerde günlük hayatta karşılaştığınız vizkozite örneklerini bizimle paylaşmayı unutmayın, info@steammetaverse.net adresinde yolladığınız paylaşımları bekliyor olacağız.

Newtonsal olmayan akışkanlarda, viskozite yasasına uymayı sevmiyorlar. Bilim insanı Isaac Newton zamanında bir kanun ortaya koymuştur ve bu kanunun adı Akışkanlar mekaniğidir. Temel olarak Newton burada, bir akışkanın her noktada doğru orantılı ilerlemesi gerektiğini söylemiştir. Örneğin saçımızı yıkarken bir şişe şampuan ve bir şise sulu saç losyonumuz olduğunu düşünelim. Özdeş şiselerin her ikisinin de kapaklarının üzerindeki delik büyüklüğünü de özdeş tutalım. Losyonu elimize ters çevirip döktüğümüzde, delikten biz basınç uygulamadan kendiliğinden akmaya başlar. Bu akış sabit hızla meydana gelecektir. Ancak sıra şampuana geldiğinde şişenin ortasına basınç uygulamadan dışarı herhangi bir akış belirtisi olmaz. İşte buradaki şampuan Newtonsal olmayan akışkanlara örnek olurken , sulu saç losyonu Newton tipi akışkanlara örnektir. Newtonsal olmayan akışkanlara bal ,diş macunu, ketçap, mayonez gibi örnekleri sıralayabiliriz.

Buna göre Newtonsal olmayan akışkanların, uygulanan basınca göre akış durumunda değişim gösterdiğini söyleyebiliriz. Newtonsal olmayan akışkanlar, dışarıdan bakıldığında sıvı ancak ani baskı ya da basınç değişimiyle karşılaştığında katı gibi davranırlar. Kendi içinde çeşitlere ayrılsada yukarıda örneklediğimiz durum bu tanım dışına çıkar. Bu tanıma uyan Newtonsal olmayan akışkanlara ise Dilatant Sıvılar denir. Dilatant sıvıların en güzel örneği Oobleck Deneyidir. OObleck, su ve mısır nişastasıyla hazırlanan bir maddedir. Su gibi olan herhangi bir sıvıyı elimizde tuttuğumuzda her basınç değişimi için aynı özellikte kalır. Vizkozitesi ya da herhangi bir özelliği değişmez. Ancak Oobleck, sert baskı altında katı, yumuşak ve nazik davranıldığında ise yumuşayarak akan bir maddedir. Sizcede çok garip değil mi? Haydi gelin arkasında derin bir bilim yatan bu maddeyi eğlenerek bizde yapalım.

Çocuklar bu arada Oobleck kelimesini duyan var mı? Evet öğretmenim diyenleriniz olduğunu duyar gibiyim. Oobleck ismi , 1949’da Dr. Seuss’un yazdığı çocuk kitabından geliyor. Kitabın orjinal ismi (Barholomew and the Oobleck) olup dilimize Bartholomew ve Oobleck olarak çevrilmiştir. Ben kitabı okudum ama spoiler vermek istemiyorum. Severek okuduğum bu kitabı size öneriyor, sizlerin de yorumlarınızı bekliyorum.

Hangi malzemelere sahip olmalıyız?

• Su
• Mısır Nişastası 
• Eldiven
• Derin Kaseler 

İsteğe bağlı Olarak;

• Gıda Boyası ya da jel gıda renklendiricisi
• Sim 
• Hava geçirmez saklama kabı (Saklamak için )
• Kaşık
• Masa Örtüsü

Yapılış Tarifi

1. İlk olarak eldivenlerimizi giyelim ve çalışma alanımıza masa örtüsünü serelim. (Eğer geniş bir yüzeyiniz varsa daha sonraki adımlar için masa örtüsü olmadan da zemini kullanabilirsiniz.)

2.Oobleckimizi için zorunlu bir aşama olmasa da daha eğlenceli hale getirmek için istediğin renkte gıda boyası ya da jel renklendiriciyi yarım su bardağı suyla (100 ml) karıştır. Gıda boyasını tercihen 3-4 damla kullanmakla birlikte istediğin canlılıkta renk yakalamak için damla eklemesi yapabilirsin. Burada renklendirici maddeyi önce suyla karıştırmayı ihmal etme çünkü olası bir topaklanmanın ve homojen renk dağılımı bu şekilde kolayca yakalayabilirsin.

3. Bir su bardağı (200 ml)  mısır ya da buğday nişastasını derin kabımızın içine alalım. Eğer topaklanma varsa bir ezici (çatal, kaşık, süzgeç vb.) yardımıyla pürüz hale getirelim.

4.Daha sonra elde edilen sıvı karışımı nişasta bulunan kaseye döküp kaşık ya da el ile güzelce karıştır. Burada nişasta miktarının su miktarından her zaman fazla olması gerekmektedir. Bu yüzden 2 ye 1 ölçü gibi gibi düşünebilirsin. Elde ettiğin karışım aşırı cıvık ise ve basınç uyguladığında top halini veremiyorsan kaşıkla yavaş yavaş nişasta ekle. Tam tersi bir şekilde basınç uygulamadan aşırı katıysa, kaşık ile yavaş yavaş kıvam yakalayana kadar su ekle.

5.Ta taaaa Oobleckimiz hazır. Şimdi istediğin gibi oynayabilir, test edebilir ve eğlenebilirsin.

Hatırlatmalar ve Notlar

• Oobleck’i temizlemek için ılık suyla kase içinde çalkalayıp lavaboya yavaş yavaş dökebilirsiniz. Eğer kuruyup tamamen toz haline geldiyse elektrik süpürgesi ile çekebilirsiniz .
• Oobleckini saklamak isterseniz hava almayan bir kap kullanmaya dikkat etmelisiniz. Ara ara su eklemeyi ve karıştırmayı da unutmamalısınız.
• Ahşap zemine sıçratmamaya dikkat etmelisiniz.

Kendinize özgü Oobleck çalışmanızı bizimle paylaşmayı unutmayın ! STEAM on Metaverse Instagram sayfasından bize ulaşabilirsiniz.

KAYNAKÇA:

1. Scientific American, (2011). It’s a Solid, It’s a Liquid, It’s Oobleck!. https://www.scientificamerican.com/article/oobleck-bring-science-home/ linkinden 28.10.2022 tarihinde alınmıştır.
2. Acs chemistry for life, (2017). No-Hit Wonder!. https://www.acs.org/content/acs/en/education/resources/highschool/chemmatters/past-issues/2016-2017/february-2017/no-hit-wonder-d3o.html linkinden 28.10.2022 tarihinde alınmıştır.
3. Cornelledu, (2015). The secret of Oobleck revealed at last. https://news.cornell.edu/stories/2015/11/secret-oobleck-revealed-last linkinden 28.10.2022 tarihinde alınmıştır.
4. Wiki How, (2022). How To Make Oobleck . https://www.wikihow.com.tr/Oobleck-(Ublek)-Nas%C4%B1l-Yap%C4%B1l%C4%B1r linkinden 28.10.2022 tarihinde alınmıştır.
5. Malzeme Bilimi, (2022). Newtonsal Olmayan Akışkanlar – “Bir Sıvı Üstünde Yürümek Mi?”. https://malzemebilimi.net/newtonsal-olmayan-akiskanlar.html linkinden 28.10.2022 tarihinde alınmıştır.
6. Eberhard, U., Seybold, H. J., Floriancic, M., Bertsch, P., Jiménez-Martínez, J., Andrade, J. S., & Holzner, M. (2019). Determination of the Effective Viscosity of Non-newtonian Fluids Flowing Through Porous Media. Frontiers in Physics, 7. https://doi.org/10.3389/fphy.2019.00071
7. Deshmukh, S. S., & McKinley, G. H. (2006). Adaptive energy-absorbing materials using field-responsive fluid-impregnated cellular solids. Smart Materials and Structures, 16(1), 106–113. https://doi.org/10.1088/0964-1726/16/1/013
8. Elektrikport, (2014). Non-Newton Akışkanları | Newtonsal Olmayan Akışkanlar. https://www.elektrikport.com/universite/non-newton-akiskanlari-newtonsal-olmayan-akiskanlar/11932#ad-image-0 linkinden 28.10.2022 tarihinde alınmıştır.
9. Kimya Öğren, (2022). Vizkozite Nedir?. https://kimyaogren.com/viskozite-nedir/2948 linkinden 28.10.2022 tarihinde alınmıştır.
10. Gölet Uyarı Levha fotoğrafı. https://www.pexels.com/tr-tr/fotograf/kirsal-kesimde-denize-yakin-yasak-isareti-5876211/ 28.10.2022 tarihinde alınmıştır.
11. Çetinkaya, A.G., 2022. Oobleck Yapımı Çekimi. STEAM on Metaverse, İstanbul.