TÜ BİTA K’ın düzenlediği 44’üncü Orta Öğretim Öğrencileri Araştırma Projeleri Yatışması’na katılan İstanbul Özel Şişli Terakki Fen ...
TÜ BİTA K’ın düzenlediği 44’üncü Orta Öğretim Öğrencileri Araştırma Projeleri Yatışması’na katılan İstanbul Özel Şişli Terakki Fen Lisesi, küçüknesnelerin hacminin hassasiyetle ölçümü konusunda önemli bir çalışmaya imza attı.
TÜBİTAK ve benzeri kurumların düzenlediği bilimsel proje yarışmalarına katılan İstanbul Özel Şişli Terakki Fen Lisesi Fizik Bölümü, hazırladığı farklı projelerle birçok kez dereceye girdi. TÜBİTAK tarafından bu yıl 44’üncüsü düzenlenen ‘Orta Öğretim Öğrencileri Araştırma Projeleri Yarışması’ için ‘Pirinç Tanesi Kadar Küçük Nesnelerin Hacmini Hassasiyetle Ölçme Projesi’ni Rehber Öğretmen Şenol Özçelik ile birlikte 11’inci sınıf öğrencileri Pınar Çelik ve Damla Savran hazırladı. Gerçekleştirdikleri bilimsel çalışmalarla ilgili sorularımızı yönelttiğimiz Şenol Özçelik ve öğrencileri, ölçüm projeleriyle ilgili detaylı bilgiler paylaştı.
TÜBİTAK’ın Araştırma Projeleri Yarışması’na katılmaya ne zaman karar verdiniz? Proje ekibine öğrencilerinizin katılımı nasıl gerçekleşti?
Şenol ÖZÇELİK
TÜBİTAK yarışmalarına belirlediğimiz farklı konulara yönelik projelerle düzenli olarak katılıyoruz. Proje hazırlık aşamasında ilk olarak ekibimizi oluşturmak için ilgilenen öğrencilerimizle bağlantıya geçiyoruz. Daha sonra projeyle ilgili karar verme, fikir verme süreci başlıyor. Genellikle bir ay süren bu hazırlık aşamasında gerçekleştirilmemiş bir proje konusu arıyoruz. Bazen bu konular yoğun araştırmalar sonucunda bazen de bir ihtiyaç neticesinde ortaya çıkabiliyor. Örneğin, ‘Pirinç Tanesi Kadar Küçük Nesnelerin Hacmini Hassasiyetle Ölçme Projesi’ aslında biyoloji bölümümüzün bir ölçme cihazı ihtiyacından ilham alarak ortaya çıktı. İhtiyacı karşılamak için yapılan araştırmalarda böyle bir cihazın piyasada bulunmadığını gördük. Neticesinde böyle bir cihaz yapabiliriz düşüncesiyle projemize başladık. Öğrencilerimiz Pınar Çelik ve Damla Savran’ın da ekibimize katılmasıyla üzerinde çalışacağımız bu cihazın projesini TÜBİTAK yarışmasına göndermeye karar verdik. Karar verme sürecinden sonra bilgi toplama ve makale taraması aşamasına geçildi. Dünyada benzer projeler hazırlanıp hazırlanmadığını araştırdık. Böylece konu hakkında da kapsamlı şekilde bilgilenme fırsatı bulduk. 
Çok küçük nesnelerin hacmini hassasiyetle ölçme projeniz ve projenin amacıyla ilgili neler aktarmak istersiniz?
Pınar ÇELİK
Projemizle mekanik bir ölçmede, hem kullanılan ölçme aletlerinden hem de gözlemi yapan kişiden kaynaklanan hatayı azaltmak için elektrik devresi ile ölçmeyi kontrol edebilecek bir düzenek tasarladık. Biyoloji laboratuvarında tohumların araştırılması ile ilgili yapılan bir deneyde pirinç tanesinin hacminin hassas bir şekilde ölçümünün yapılabilmesi için bu proje geliştirildi. Amacımız; pirincin fiziksel özelliğini bozmadan, doğrudan, hassas ve keskin hacim ölçümünü yapabilmek. Tasarladığımız modelde silindirik ince cam bir tüp (iç çapı 1,395 mm), mikrometre (0,01mm duyarlılıkla) ve LED lamba içeren basit bir elektrik devresi kullanıldı. Modelde mikrometrenin ucuna yerleştirdiğimiz şırınga iğnesinin içindeki boşluktan, emaye kaplı iletken tel sarkıtıldı ve bu telin ucu iletkenlik kazanması için kazındı. Ucu kazınmış diğer bir iletken emaye tel ise şırınga iğnesinin üstüne sarılarak elektrik devresinin anahtarı olacak şekilde iki elektrot yapıldı. İçinde su bulunan cam tüpte, iğne ucunun su yüzeyine temas etmesi ile iki elektrodun anahtarlama görevi yapması sağlandı. İçinde hiç hava kalmayacak şekilde su koyduğumuz cam tüpe pirinç tanesini bıraktığımızda yer değiştiren suyun adhezyon ve kohezyon kuvvetlerine karşı gelerek, yükselme miktarını gözle yapacağımız bir okumada zorluk yaşanacağından, bu yükselmeyi elektrik devresinin anahtarı olarak kulanarak keskin ölçümler aldık. Modelde oluşacak olan hataları en aza indirmek için su yüzeyinde oluşan menisküsün merkez düşey ekseni ile iğne ekseninin aynı doğrultuda olmasını sağladık. Ölçümümüzün hassasiyetini artırmak için ölçüm tekrarımızı 35 kez yaparak bu ölçümlerde elde ettiğimiz ham verileri istatiksel yaklaşımlarla anlamlandırdık. Böylece kesinleşmiş verilerle pirinç tanesinin hata payı ile hacmini hesapladık.
Proje oluşturma aşamasında ne tür teknik çalışmalar gerçekleştirdiniz?
Damla SAVRAN
Geometrik şekli belli olmayan cisimlerin hacim ölçümlerinin dereceli silindirlerle yapıldığını biliyoruz. Dereceli silindirlerle yapacağımız ölçümlerde hacimleri ölçülecek cisimler küçüldükçe ölçümlerin hassasiyeti azalır. Bu ölçümlerde gözle yapacağımız okumalarda hata oranı artar. Aynı zamanda sıvının kılcallığı da (Adhezyon-kohezyon kuvvetleri) bu ölçümlerin hassasiyetini azaltır. Projemizin amacı; pirinç,mercimek gibi küçük tanecikli tahıl ürünlerinin biyoloji laboratuvarında
• Şırınga iğnesi içinde ve dışında olmak üzere emaye kaplı iki bakır tel yerleştirildi. Bu bakır teller LED lambanın da olduğu basit bir elektrik devresine bağlandı.
• Mikrometre ucuna bağlı şırınga mikrometrenin ayar düğmesi ile aşağı doğru indirilerek suya değmesi ile devrenin tamamlanarak LED lambanın ışık vermesi sağlandı. Bu kalibrasyonda mikrometrenin gösterdiği ilk değer kaydedildi. Bundan sonraki yapılacak tüm ölçümlerde sıvının yükselip yükselmeme durumunu elektrik devresi tamamlanarak, elektrik akımının LED lambayı yakması ile kontrol ederek verilerin kaydedilmesi tasarlandı.
• Mikrometre üzerinde ilk referans alınarak (20 mm çizgisi) cam tüpün içinde pirinç yokken ve pirinç varken sıvı yükseklikleri mikrometre yardımı ile hassas bir şekilde ölçüldü. Her iki durum için 35 ölçümle tekrarlandı (35 ölçüm ile sınırlandırmamızın sebebi 35’inci ölçümden sonra pirincin su içinde ki şişmesi pirincin yoğunluğunun gözle görülebilir boyutlarda değişmesindendir).
• Ölçümlerin ardından elde edilen veriler gruplanarak her veri grubunun aritmetik ortalaması ve standart sapması Excel programında aşağıda belirtilen formüller kullanılarak hesaplandı.
Pınar ÇELİK
Günümüzde boyutları çok küçük olan cisimlerin hacim ölçümlerinde kullanılan ölçüm araçları ve gözle okumalardaki hata oranını en aza indirmek için farklı yöntemler uygulanabilir. Bizim tasarladığımız düzenekte ilk olarak gözle okumaktan kaynaklanacak hatayı en aza indirmeyi sağladık. Elektrik devresini kullanarak, mekanik bir ölçümde hassasiyeti kontrol edecek uyarıcı bir sistem geliştirmiş olduk. Aynı zamanda ölçümler sırasında toplanan verilerin istatiksel yaklaşımları da kullanarak elde edilen hassasiyeti
bir kez daha artırmış olduk. Böylece yaklaşık 11 milimetre küplük hacme sahip bir cisimde ± 0,3056 milimetre küplük hata hassasiyeti sağladık. Sonuç olarak herhangi bir deneysel araştırma için cismin yoğunluğunu bozmadan doğrudan, duyarlı ve keskin ölçümler yaptık.
Bilimsel projelerin öğrencilerin eğitimindeki etkisini nasıl görüyorsunuz? Projelere maddi destek noktasında kimler katkı sağlıyor?
Şenol ÖZÇELİK
Bilimsel çalışmalar öğrencilerimizin araştırma-geliştirme becerilerinin artması açısından son derece önemlidir. Proje sırasında karşılaşılan sorunlara çözümleme, ortaya çıkan ihtiyacın giderilmesi noktasında pratik fikirler geliştirme, zihinsel açıdan eğitimi farklı boyutlara taşırken, öğrencilerimizi iş yaşamlarında karşılaşacakları problemlere karşı da daha bilinçli hale getiriyor. Daha bu yaşlarında sorumluluk alabilen bireylerin toplumsal yapıya uyumu kolaylaşıyor. Eğitim kurumu olmamız nedeniyle yarışma projelerine katılmaktaki temel amacımız; derece elde etmekten öte öğrencilerimizin sorumluluk alarak fikir üretmesine, süreci sürdürebilmesine ve sonuçta somut bir şeyler çıkarabilmesine katkıda bulunmak. Fizik Bölümü olarakkurumumuzun desteği ile ulusal ve uluslararası pek çok yarışmaya laboratuvarlarımızda öğrencilerle birlikte hazırladığımız projelerle katılıyoruz.
