Size de oluyordur muhakkak, bazen evde ya da işte pat diye bir soru akla gelir ve seslendirilir “…neden uçaklar soğuk günlerde sıcak günlere nazaran havada daha iyi tutunurlar ?” sorusu gibi:)
Burada Hollandalı bilim insanı Daniel Bernoulli’den bahsetmeden geçmek olmaz. Bernoulli matematik, tıp ve fizik alanında pek çok çalışma yapmıştır. Tabii fizik okumuş biri olarak beni en çok ilgilendiren çalışması Bernoulli İlkesi olarak sonuçlarını kullandığımız çalışmasıdır.
Bakın şimdi bu soruyu ya da hayatın içindeki benzer başka soruları sohbet içinde öğrenci olan olmayan her yaştan bireye sorsanız güzel cevaplar alabilirsiniz. Ancak söze “…sana bir fizik sorusu sormak istiyorum…” şeklindeki bir cümle ile başlarsanız karşınızdaki yüz çoğunlukla önce ciddileşir sonra asılır daha sonra da “eee, ııı, hımmm” gibi seslerle cevabı beklerseniz. Bu durumu sonra ele almak üzere burada bırakacağım. Bu sebeple yazıyı okumadan önce durup bir düşünün çeşitli cevaplar bulmaya çalışın. Zevkli olacaktır:)
Siz cevabı düşünürken ben de biraz Bernoulli ilkesinden bahsedeyim:
Bernoulli deneysel çalışmalarında kullandığı venturimetre ile sıkıştırılamaz akışkan olan sıvıların, yatay borunun ince ve kalın bölgelerinden geçerken hızlarını ve basınçlarını ölçer. Yaptığı gözlem ve ölçümlerde boruya sabit hızla gelen ve sürtünmesi ihmal edilen bir akışkanın, borunun daraldığı bölgede geniş olan bölgesine göre daha hızlı hareket ettiğini gözlemler. Buna göre hızlarını V1< V2 şeklinde sıralanacaktır.
Bernoulli, kesit alanı değişken olan boruda hareket eden akışkanın borunun çeperlerine uyguladığı basıncı da ölçtüğünde, basıncın akışkanın hızları ile ters oranda değiştiğini görür. Buna göre basınçların büyüklüğü P1 > P2 şeklinde sıralanır. Görülüyor ki akışkanın hızları ile ters orantıda.
Bu bulgulara göre Bernoulli ilkesi kısaca bize der ki:
“Sürtünmesi ihmal edilen bir akışkanda akışkanın hızı arttığında basıncı azalır, hızı azaldığında basıncı artar.”
O hâlde yavaş yavaş cevaba doğru geliyoruz:)
Gazlar da sıvılar gibi akışkandırlar. Biliyoruz ki gaz moleküllerinde her yöne olabilen rasgele hızlı hareketler söz konusudur. Bu durum sıcaklık arttıkça daha da belirgin olacak yani moleküllerin her yöne hızları da artacaktır. Bernoulli’den biliyoruz ki akışkanlarda hız artarsa basınç düşer. Zaten gerek meteorolojide gerekse havacılık da sıcak hava “alçak basınç”, soğuk hava ise “yüksek basınç” ile ifade edilir. Akışkanlarla yapılan çalışmalardan da biliyoruz ki akışkanın akma yönü yüksek basınçtan alçak basınca doğrudur.
Hani hava durumunda kış gelmeye yakın ya da geldiğinde “…balkanlardan gelen soğuk havanın etkisiyle…” şeklinde bir ifade yer alır ya işte o da yüksek basınçtan alçak basınca doğru hareket eden akışkanın ifadesidir:)
Şimdiii sorumuzun cevabı için sona yaklaşıyoruz 🙂
Kuşların uçma prensiplerinden yola çıkılarak tasarlanan uçakların (artık bunun da ayrıntısına girmiyorum:)) kanat yapısının kesitini aldığımızda görselde bulunan C maddesindeki gibi olacaktır.
Görselde yer alan düz çizgiler akışkanın hareketini sembolize eder. Kanatın altında hareket eden akışkan hemen hemen aynı doğrultuda ve hızda ilerlerken kanadın üst tarafındaki akışkanın daha fazla yol alacağı görülüyor (ben niye görmüyorum demeyin, görsele bakıp sakince 5-10 saniye düşünün). E daha fazla yol alacaksa kanat bittiğinde alttaki akışkanın ilerlemesine yetişebilmek için kanatın üstündeki akışkan daha hızlı hareket etmek durumunda kalır. Bu durumda Vüst > Valt olur. Akışkanın hızı arttığında basıncı azaldığına göre de kanadın üstünde basınç düşer, Püst <Palt olur. Bu da uçağın havalanmasını ve havada tutunmasını sağlar.
Şimdi düşünün en baştaki sorumuz şuydu : “…neden uçaklar soğuk günlerde sıcak günlere nazaran havada daha iyi tutunurlar ?”
Uçuş, havaların sıcak olduğu bir zamanda ise zaten ortam alçak basınç etkisindedir; uçuş havaların soğuk olduğu zamanlarda olacak ise de ortam yüksek basınç etkisindedir. O hâlde soğuk hava sıcaklıkları söz konusu iken kanadın altında zaten bir yüksek basınç var, bir de kanat yapısından dolayı kanadın üstünde basınç düşecek alttaki basınç görece daha da artacak ve uçak havada daha iyi tutunacaktır.
Bu sıcak günlerde uçuş güvensizdir anlamına kesinlikle gelmez tabii 🙂
Unutmamak gerekir ki bilimde durumlar incelenirken birçok bağımlı, bağımsız ve kontrol değişkenleri söz konusudur. Bir durum incelenirken bazı şeyleri ihmâl etmeler, bazı değişkenleri sabit tutmalar bunun içindir. Ayrıca gönlünüzü ferah tutun, uçuş ve uçaklar söz konusu olduğunda teknolojik olarak pek çok tedbirler söz konusudur.
Pandeminin sağlıkla bir an önce bitmesi, hayatın normale dönmesi ve yeniden seyahat planları yapılabilmesi dileğiyle:)
GÖRSEL KAYNAKÇA:
Sırasıyla:
www.bilimgenc.tubitak.gov.tr › soru-ve-cevap
https://www.nasa.gov/aeroresearch/resources/mib/bernoulli-principle-k-4
https://avys.omu.edu.tr/storage/app/public/recept/61441/Bolum4.pdf
1 Yorum