Keşfedin, Öğrenin ve Paylaşın
Evrim Ağacı'nda Aradığın Her Şeye Ulaşabilirsin!
Paylaşım Yap
Tüm Reklamları Kapat

Kibble Terazisi

Kütle Ölçümünde Modern Bir Yaklaşım

3 dakika
20
Kibble Terazisi
  • Blog Yazısı
Blog Yazısı
Tüm Reklamları Kapat

Özet

Kibble terazisi, eski adıyla watt terazisi, kütleyi doğadaki temel sabitlerle (özellikle Planck sabiti h) ilişkilendirerek ölçen hassas bir cihazdır. 2019'da Uluslararası Birimler Sisteminin (SI) yeniden tanımlanmasından bu yana, Kibble terazisi kilogramın fiziksel bir prototipe bağlı kalmadan gerçekleştirilmesinde kritik bir rol oynamaktadır. Bu makale, Kibble terazisinin çalışma prensibini, tarihsel gelişimini, metroloji eki önemini ve pratik uygulamalardaki avantajları ile zorluklarını incelemektedir.

1. Giriş

Tüm Reklamları Kapat

Bir asırdan fazla bir süre boyunca kilogram, Uluslararası Ağırlıklar ve Ölçüler Bürosu'nda (BIPM) saklanan platin-iridyum bir silindir olan Uluslararası Kilogram Prototipi (IPK) ile tanımlanmıştır. Ancak, kütle kaybı ve hasara açık olma gibi fiziksel bir standarda dayalı tanımın sınırlamaları, bilim camiasını daha kararlı ve evrensel bir tanım arayışına yöneltmiştir.

2019 SI yeniden tanımlaması, Planck sabitinin (*h* = 6.62607015 × 10⁻³⁴ J·s) değerini sabitleyerek kütlenin elektriksel ölçümlerle belirlenmesine olanak sağlamıştır. Bryan Kibble'ın adını taşıyan Kibble terazisi, mekanik ve elektriksel gücü dengeleyerek kütleyi Planck sabitine kuantum elektrik standartları üzerinden bağlamaktadır.

2. Çalışma Prensibi

Kibble terazisi iki modda çalışır:

Tüm Reklamları Kapat

2.1. Kuvvet Modu (Statik Ölçüm)

Bir test kütlesi (mm) terazi tablasına yerleştirilerek yerçekimi kuvveti (F=mgF = mg) oluşturulur; burada gg yerel yerçekimi ivmesidir. Bu kuvvet, manyetik alan (BB) içinde akım (II) taşıyan bir bobin tarafından üretilen elektromanyetik kuvvetle dengelenir. Kuvvet dengesi şu şekilde ifade edilir:

mg=BILmg = BIL

Burada LL, bobinin efektif uzunluğudur.

Evrim Ağacı'ndan Mesaj

Evrim Ağacı'nın çalışmalarına Kreosus, Patreon veya YouTube üzerinden maddi destekte bulunarak hem Türkiye'de bilim anlatıcılığının gelişmesine katkı sağlayabilirsiniz, hem de site ve uygulamamızı reklamsız olarak deneyimleyebilirsiniz. Reklamsız deneyim, sitemizin/uygulamamızın çeşitli kısımlarda gösterilen Google reklamlarını ve destek çağrılarını görmediğiniz, %100 reklamsız ve çok daha temiz bir site deneyimi sunmaktadır.

Kreosus

Kreosus'ta her 50₺'lik destek, 1 aylık reklamsız deneyime karşılık geliyor. Bu sayede, tek seferlik destekçilerimiz de, aylık destekçilerimiz de toplam destekleriyle doğru orantılı bir süre boyunca reklamsız deneyim elde edebiliyorlar.

Kreosus destekçilerimizin reklamsız deneyimi, destek olmaya başladıkları anda devreye girmektedir ve ek bir işleme gerek yoktur.

Patreon

Patreon destekçilerimiz, destek miktarından bağımsız olarak, Evrim Ağacı'na destek oldukları süre boyunca reklamsız deneyime erişmeyi sürdürebiliyorlar.

Patreon destekçilerimizin Patreon ile ilişkili e-posta hesapları, Evrim Ağacı'ndaki üyelik e-postaları ile birebir aynı olmalıdır. Patreon destekçilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi 24 saat alabilmektedir.

YouTube

YouTube destekçilerimizin hepsi otomatik olarak reklamsız deneyime şimdilik erişemiyorlar ve şu anda, YouTube üzerinden her destek seviyesine reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. YouTube Destek Sistemi üzerinde sunulan farklı seviyelerin açıklamalarını okuyarak, hangi ayrıcalıklara erişebileceğinizi öğrenebilirsiniz.

Eğer seçtiğiniz seviye reklamsız deneyim ayrıcalığı sunuyorsa, destek olduktan sonra YouTube tarafından gösterilecek olan bağlantıdaki formu doldurarak reklamsız deneyime erişebilirsiniz. YouTube destekçilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi, formu doldurduktan sonra 24-72 saat alabilmektedir.

Diğer Platformlar

Bu 3 platform haricinde destek olan destekçilerimize ne yazık ki reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. Destekleriniz sayesinde sistemlerimizi geliştirmeyi sürdürüyoruz ve umuyoruz bu ayrıcalıkları zamanla genişletebileceğiz.

Giriş yapmayı unutmayın!

Reklamsız deneyim için, maddi desteğiniz ile ilişkilendirilmiş olan Evrim Ağacı hesabınıza yapmanız gerekmektedir. Giriş yapmadığınız takdirde reklamları görmeye devam edeceksinizdir.

2.2. Hız Modu (Dinamik Ölçüm)

Aynı bobin bilinen bir hızla (vv) dikey olarak hareket ettirilerek elektromanyetik indüksiyon yoluyla bir gerilim (UU) oluşturulur:

U=BLv U = BLv

İki denklem birleştirilerek kütle elektriksel büyüklükler cinsinden ifade edilebilir:

m=(UI)/(gv)m = (UI)/(gv)

UU ve II, Josephson etkisi ve kuantum Hall etkisi (Planck sabiti hh ve temel yük ee'ye bağlı) referans alınarak ölçülebildiğinden, mm kütlesi nihayetinde Planck sabitine izlenebilir hale gelir.

Tüm Reklamları Kapat

3. Tarihsel Gelişim

Watt terazisi kavramı ilk olarak 1975'te Birleşik Krallık Ulusal Fizik Laboratuvarı'nda (NPL) Bryan Kibble tarafından önerilmiştir. İlk versiyonlar mekanik ve elektriksel gücün ilişkilendirilmesinin uygulanabilirliğini göstermiş, ancak kilogramın yeniden tanımlanması için gerekli hassasiyetin sağlanması on yıllar süren iyileştirmeler gerektirmiştir.

Önemli kilometre taşları:

Tüm Reklamları Kapat

- 1990'lar: Mıknatıs ve bobin tasarımlarındaki iyileştirmeler belirsizlikleri azalttı.

- 2005: NIST-3 Kibble terazisi 10⁻⁸10⁻⁸'den daha düşük göreceli belirsizliklere ulaştı.

- 2017: Uluslararası Ağırlıklar ve Ölçüler Komitesi (CIPM), Kibble terazisini kilogramın gerçekleştirilmesi için birincil yöntem olarak önerdi.

- 2019: Kilogram hh sabiti temel alınarak yeniden tanımlandı ve Kibble terazisi modern kütle metrolojisinin temel taşı haline geldi.

Tüm Reklamları Kapat

Agora Bilim Pazarı
Aradığın Şey Kütüphanede Saklı

Tokyo’nun en esrarengiz kütüphanecisi Sayuri Komaçi tarafından sık sık sorulan ünlü soru: Ne arıyorsun?

Çoğu kütüphaneci gibi Sayuri de raflarındaki tüm kitapları okumuş. Ama onu bilge kütüphaneci yapan şey bu değil; Sayuri kendisine kitap danışanların ruhlarını okuyabiliyor. Verdiği her sürpriz kitap tavsiyesiyle insanlara yeni dünyaların kapılarını aralıyor, onları nazikçe hayattaki amaçlarına doğru yönlendiriyor.
İşinden bıkmış genç bir kadın, eskici dükkânı açma hayalleri kuran bir muhasebeci, kariyeri ve ailesi arasında sıkışıp kalmış bir anne, kendisini tıkanmış hisseden bir sanatçı, emekli olduktan sonra amacını kaybeden bir adam… Hayatlarının dönüm noktasındaki bu beş insan, Sayuri ve onun tavsiyesi sayesinde beklenmedik kişisel birer yolculuğa çıkıyor; aradıkları cevapların aslında hep yanı başlarında, bir kitabın sayfaları arasında saklı olduğunu fark ediyor.
İki milyondan fazla okura ulaşan Aradığın Şey Kütüphanede Saklı, edebiyatın ve insan bağlarının muazzam gücünü̈ hatırlatıyor. Çıkmaza girmiş ve bir parça ilhama ihtiyaç duyan herkes için iyileştirici bir hikâye.

“Baştan sona keyifle okuyacağınız bu kitap, her şeyin mümkün olabileceğini hissettiriyor.” –Daily Mail

“Bir tutam tuhaflıkla tatlandırılmış çağdaş bir Tokyo hikâyesi. İçinize dokunacak.” –Japan Times

TIME ve WASHINGTON POST Yılın En İyi Kitabı Seçkilerinde

Devamını Göster
₺274.00
Aradığın Şey Kütüphanede Saklı

4. Geleneksel Yöntemlere Göre Avantajlar

- Prototip Bağımlılığının Olmaması: Fiziksel bir prototipe bağımlılığı ortadan kaldırır.

- Temel Sabitlere İzlenebilirlik: Uzun vadeli kararlılık ve tekrarlanabilirlik sağlar.

- Yüksek Hassasiyet: Mikrogram altı belirsizliklere ulaşabilir.

- Çok Yönlülük: Farklı kütle aralıklarına uyarlanabilir.

5. Zorluklar ve Sınırlamalar

- Karmaşıklık: Manyetik alan kontrolü, lazer interferometrisi ve çevresel stabilite için yüksek hassasiyet gerektirir.

- Maliyet ve Uzmanlık: Kurulumu ve işletmesi pahalıdır, özel uzmanlık gerektirir.

- Çevresel Duyarlılık: Titreşimler, sıcaklık dalgalanmaları ve hava basıncı ölçümleri etkileyebilir.

6. Gelecek Perspektifi

Tüm Reklamları Kapat

Devam eden araştırmalar, Kibble terazisi tasarımlarını basitleştirerek daha geniş kullanımını hedeflemektedir. Miniaturize versiyonlar ve joule terazisi gibi alternatif yaklaşımlar incelenmektedir. Ayrıca, Kibble terazisinin prensipleri kütle ölçümünün ötesinde diğer temel birimlere de uygulanabilir.

7. Sonuç

Kibble terazisi, metrolojide bir paradigma değişimi temsil ederek kilogramı temel fizikle uyumlu hale getirmiştir. Bu başarı, modern metrolojide kuantum standartlarının önemini vurgulamakta ve gelecekteki bilimsel ve endüstriyel uygulamalar için doğruluk ve evrensellik sağlamaktadır.

Kaynakça

Tüm Reklamları Kapat

BIPM. (2019). Mise en pratique for the definition of the kilogram in the SI. Bureau International des Poids et Mesures.

Fang, H. et al. (2016). A watt balance based on a permanent magnet system for measuring Planck’s constant. Metrologia, 53(3), A1-A7.

Kibble, B. P. (1975). A measurement of the gyromagnetic ratio of the proton in a strong magnetic field. Journal of Physics E: Scientific Instruments, 8(6), 466.

Kibble, B. P., & Robinson, I. A. (2003). Principles of a new generation of simplified watt balances. Metrologia, 40(5), 267.

Tüm Reklamları Kapat

Newell, D. B. et al. (2018). The NIST-4 Kibble balance and the future of the SI kilogram. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 67(6), 1424-1431.

Robinson, I. A. (2012). Towards the redefinition of the kilogram: A measurement of Planck’s constant using the NPL Mark II watt balance. Metrologia, 49(1), 113.

Schlamminger, S. et al. (2014). Determination of the Planck constant using a watt balance with a superconducting magnet system at NIST. Metrologia, 51(2), S15.

Stock, M. (2013). The watt balance: Determination of the Planck constant and redefinition of the kilogram. Philosophical Transactions of the Royal Society A, 371(1990), 20130136.

Tüm Reklamları Kapat

Wood, B. M. et al. (2017). A summary of the Planck constant measurements using a watt balance with a superconducting solenoid at NIST. Metrologia, 54(3), 399.

Zhang, Z. et al. (2020). Progress in the development of a joule balance at NIM. Measurement Science and Technology, 31(7), 075003.

Okundu Olarak İşaretle
0
0
  • Paylaş
  • Alıntıla
  • Alıntıları Göster
Paylaş
Sonra Oku
Notlarım
Yazdır / PDF Olarak Kaydet
Raporla
Mantık Hatası Bildir
Yukarı Zıpla
Bu Blog Yazısı Sana Ne Hissettirdi?
  • Muhteşem! 0
  • Tebrikler! 0
  • Bilim Budur! 0
  • Mmm... Çok sapyoseksüel! 0
  • Güldürdü 0
  • İnanılmaz 0
  • Umut Verici! 0
  • Merak Uyandırıcı! 0
  • Üzücü! 0
  • Grrr... *@$# 0
  • İğrenç! 0
  • Korkutucu! 0
Tüm Reklamları Kapat

Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?

Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:

kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci

Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 31/07/2025 09:18:28 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/20238

İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.

Aklımdan Geçen
Komünite Seç
Aklımdan Geçen
Fark Ettim ki...
Bugün Öğrendim ki...
İşe Yarar İpucu
Bilim Haberleri
Hikaye Fikri
Video Konu Önerisi
Başlık
Bugün bilimseverlerle ne paylaşmak istersin?
Gündem
Bağlantı
Ekle
Soru Sor
Stiller
Kurallar
Komünite Kuralları
Bu komünite, aklınızdan geçen düşünceleri Evrim Ağacı ailesiyle paylaşabilmeniz içindir. Yapacağınız paylaşımlar Evrim Ağacı'nın kurallarına tabidir. Ayrıca bu komünitenin ek kurallarına da uymanız gerekmektedir.
1
Bilim kimliğinizi önceleyin.
Evrim Ağacı bir bilim platformudur. Dolayısıyla aklınızdan geçen her şeyden ziyade, bilim veya yaşamla ilgili olabilecek düşüncelerinizle ilgileniyoruz.
2
Propaganda ve baskı amaçlı kullanmayın.
Herkesin aklından her şey geçebilir; fakat bu platformun amacı, insanların belli ideolojiler için propaganda yapmaları veya başkaları üzerinde baskı kurma amacıyla geliştirilmemiştir. Paylaştığınız fikirlerin değer kattığından emin olun.
3
Gerilim yaratmayın.
Gerilim, tersleme, tahrik, taciz, alay, dedikodu, trollük, vurdumduymazlık, duyarsızlık, ırkçılık, bağnazlık, nefret söylemi, azınlıklara saldırı, fanatizm, holiganlık, sloganlar yasaktır.
4
Değer katın; hassas konulardan ve öznel yoruma açık alanlardan uzak durun.
Bu komünitenin amacı okurlara hayatla ilgili keyifli farkındalıklar yaşatabilmektir. Din, politika, spor, aktüel konular gibi anlık tepkilere neden olabilecek konulardaki tespitlerden kaçının. Ayrıca aklınızdan geçenlerin Türkiye’deki bilim komünitesine değer katması beklenmektedir.
5
Cevap hakkı doğurmayın.
Aklınızdan geçenlerin bu platformda bulunmuyor olabilecek kişilere cevap hakkı doğurmadığından emin olun.
Size Özel
Makaleler
Daha Fazla İçerik Göster
Popüler Yazılar
30 gün
90 gün
1 yıl
Evrim Ağacı'na Destek Ol

Evrim Ağacı'nın %100 okur destekli bir bilim platformu olduğunu biliyor muydunuz? Evrim Ağacı'nın maddi destekçileri arasına katılarak Türkiye'de bilimin yayılmasına güç katın.

Evrim Ağacı'nı Takip Et!
Geçmiş ve Notlar
Yazı Geçmişi
Okuma Geçmişi
Notlarım
İlerleme Durumunu Güncelle
Okudum
Sonra Oku
Not Ekle
İşaretle
Göz Attım
Site Ayarları

Evrim Ağacı tarafından otomatik olarak takip edilen işlemleri istediğin zaman durdurabilirsin.

[Site ayalarına git...]
Bu Yazıdaki Hareketleri
Daha Fazla göster
Tüm Okuma Geçmişin
Daha Fazla göster
0/10000
Kaydet

Bize Ulaşın

ve seni takip ediyor

Göster

Şifremi unuttum Üyelik Aktivasyonu

Göster

Şifrenizi mi unuttunuz? Lütfen e-posta adresinizi giriniz. E-posta adresinize şifrenizi sıfırlamak için bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Eğer aktivasyon kodunu almadıysanız lütfen e-posta adresinizi giriniz. Üyeliğinizi aktive etmek için e-posta adresinize bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Close