top of page

Uçakları Uçuran Arabaları Yere Sabitleyen Bernoulli İlkesi

Otomobiller çok uzun yıllardır hayatımızın ayrılmaz bir parçası haline geldiler. Camdan dışarıya baktığınızda milyon tane markanın farklı modellerde otomobillerini görmemiz mümkün. Ama bu otomobiller her ne kadar farklı markaların farklı model araçları olsalar da belli noktalarda tasarımsal olarak büyük benzerliklere sahiplerdir. Bunun nedeninin, otomobil üreticilerinin ilk otomobillerden bugüne kadar farklı tasarımlar üzerinde yaptıkları testler ve bu tasarımların araç performansı üzerindeki etkisi sonucu hem fikir oldukları bazı noktalar sayesinde oturmuş bir tasarım kültürü olduğunu söyleyebiliriz. Araçların performansı ve dolayısıyla tasarımı üzerinde etkili olan kavramlardan birisi de bu yazımızın konusu olan aerodinamiktir.

Aerodinamik, havanın kuvvetsel etkilerini inceleyen bilim dalıdır. Aerodinamik, akışkan dinamiği ve gaz dinamiğinin bir alt dalıdır, ve aerodinamiğin birçok bakış açısı teorisi bu alanlarda ortaktır. Katı bir cisim etrafında akan hava veya hareketsiz duran hava içinde hareket eden katı cisim söz konusu olduğunda hava, aerodinamik kanunlarına uygun davranır.

Otomobillerin hava sürtünme katsayısının düşük olması ve havanın içinden daha kolay geçebilmesi, hem aracın dengesini hem de yakıt tüketimini olumlu etkiler. Bu doğrultuda otomobiller rüzgar tünellerinde test edilerek, spoiler ve kanatlar yardımıyla en uygun hava direnci katsayısına ulaşırlar. Hava direnci katsayısı, bir otomobilin ne kadar dirençle karşılaşacağını gösterir. 1960’lı yıllarda 0.5 Cd olan değerler, günümüzde 0.3’lere inmiş durumda. Bunun nedeni de günümüz otomobillerinin eski modellere göre daha az hava sürtünmesi yaratacak şekilde tasarlanmasıdır. Otomobillerin dizaynında yuvarlak hatlar kullanılmasının nedeni de sürtünmeyi azaltmaktır. Bu konuda en ideal şekil bir su damlasının şeklidir. Benzer şekilde uçakların kanatlarının uzunlamasına kesiti incelendiğinde su damlasına benzediği yani önde yuvarlak ve kalın, arkada ince olduğu görülür.

Yüksek hızlarda giden otomobillerde aracın hızı arttıkça üzerindeki basınç düşer. Oluşan basınç farkı aracın yol ile temasının azalmasına ve keskin virajlarda aracın savrulmasına ve takla atmasına neden olabilir. Bu durumun önüne geçilmek için spoilerlar kullanılır. Spoilerların bu durumu nasıl engellediğini öğrenmeden önce uçakların nasıl uçtuklarına bir göz atmamız gerek. Çünkü uçakların uçmasını sağlayan ilkeyle arabaların yüksek hızlarda bile yerden kalkmamasını sağlayan ilke aynı ilkedir. Bu ilkeye Bernoulli ilkesi denir.

Daniel Bernoulli

İsmini Hollanda-İsviçre kökenli matematikçi Daniel Bernoulli’den alır. Bernoulli ilkesi şunu söyler: Yatayda hareket eden bir akışkanın hızında gerçekleşen bir artış aynı anda ya akışkanın basıncında ya da potansiyel enerjisinde azalmaya neden olur. Uçakların kanatları alt tarafları düz üst tarafları ise eğimli olacak şekilde tasarlanırlar. Uçakları havada tutan şey işte bu aerodinamik farklılıktır.


Uçağın kanadının altından ve üstünden geçen hava

Uçaklar kalkış için hızlanırken kanadın üst yapısının eğimi nedeniyle üst taraftan geçen havanın hızı alt tarafa göre daha fazladır. Bernoulli ilkesinde dediğimiz gibi kanadın üst tarafındaki bu hızlanma basınçta düşüşe yol açar. Kanadın alt tarafında yüksek basınç noktası oluşurken üst tarafında alçak basınç noktası oluşur. Bu basınç farkı da kaldırma kuvveti dediğimiz şeye sebep olarak uçakların havalanmasını sağlar. Arabalarda ise durum biraz daha farklıdır. Biz aracımızın havalanmasını değil yolu daha iyi tutmasını isteriz. Bu nedenle uçakların kalkmasını sağlayan aynı Bernoulli ilkesi arabaların yol tutuşunu arttırmak için uçaklardakinin tam tersi bir mantıkla kullanılır. Araçlara takılan spoilerlar uçak kanadına benzeyen bir yüzeyi eğimli bir yüzeyi düz bir biçimde tasarlanır. Fakat uçak kanatlarının aksine spoilerlarda eğimli yüzey alt taraftadır. Bu yüzden basınç farkı kaldırma kuvveti oluşturmak yerine tam tersi bir bastırma kuvveti oluşmasını sağlar. Bu sayede arabaların yol tutuculuğu artmış olur.

Bernoulli ilkesinin uçakları yerden kaldırmak arabaları ise yere yapıştırmak için kullanılması mühendislerin aynı olayı amaçları doğrultusunda ne kadar yaratıcı bir şekilde kullandıklarını gösteren çok güzel bir örnektir.


75 views0 comments

Recent Posts

See All
Post: Blog2_Post
bottom of page