Bernoulli İlkesini nedir? Bernoulli İlkesininin günlük hayattaki kullanımları, günlük hayatımızdan uygulama alanlarına örnekler.
Bernoulli İlkesi
Bir akışkanın (sıvı ya da gaz) hareketi, düşük basınç alanına girdiğinde hızlanır Yani, hızlı hareket eden akışkanlar yavaş hareket edenlere oranla daha az basınç ortaya çıkarır Bu basınç farklılıkları, uçurtmanın uçmasını, parfüm şişesinin püskürtme yapmasını ve teknelerin suda dönüşünü sağlamak üzere kullanılır.
İsviçreli bilim insanı Daniel Bernoulli tarafından 1738’de ortaya atılan bu öngörü, enerjinin korunumu yasasıyla birebir uyumludur. Hızlı hareket eden bir akışkan kinetik enerji kazanırken, bir tür potansiyel enerji olan içsel basıncını kaybeder.
Bernoulli bu özelliği, ilk olarak farklı çaplardaki borulardan geçen suyu gözlemleyerek araştırmıştır Belli bir uzunluktaki borudan belli bir süre içinde geçen suyun miktarı borunun daralıp genişlemesiyle değişmez. Sadece, dar yerlerde daha az içsel baskıyla daha hızlı hareket eder.
YELKENLİ
Usta denizciler nasıl tramola yapılacağını bilirler ama bu tekniğin işlemesini sağlayan fizik kuralı karmaşıktır. Yelkende oluşan farklı basınç alanları burada önemli bir faktördür. Rüzgâr üstüne dönük bir teknede, hava akımı yelkenin etrafında bölünür; yelkenin rüzgârın estiği yöne doğru dışa kavisli tarafı rüzgâr için daha uzun bir yol oluşturur ve burada rüzgâr yelkenin içbükey tarafına oranla daha hızlı geçer. Hızlı hareket eden hava alçak basınçlı bir alan yaratınca, yelkenin içbükey kısmındaki yüksek basınçlı hava yelkeni iterek yönünü değiştirir.
Suyun içinde kanat gibi aşağı doğru sarkan salma olmasa, tekne rüzgâr yönüne doğru itilirdi. Teknenin rüzgâr yönüne doğru olan hareketi, suyun salmanın bir tarafında diğer tarafından daha hızlı akmasına neden olur. Bu akışın yönü, yelkenin etrafında esen rüzgarın aksi yönünde gerçekleşir. Bunun sonucunda ortaya çıkan basınç farklılığı sonucu su, salmaya baskı yaparak yelkenler üzerindeki kuvvetin yönünü dengeler.
HOVERKRAFT
Belki de en ünlü hoverkraftlar; ManşTüneli’nin 2000 yılında açılmasına kadar yolcuları ingiliz Kanalı’ndan karşıya yarım saatte taşıyanlardı. Ama aynı zamanda kurtarma ve askeri operasyonlarda ve elbette eğlence amaçlı olarak da kullanılıyorlardı. Bir hava yastığı üzerinde dolaşmaktan daha zevkli bir şey olabilir mi?
Her tür arazinin aracı olan hoverkraft, bataklık ve engebeli arazide ve hatta su üzerinde gidebilir. Araç, havayı aşağı iten güçlü bir vantilatör sayesinde yerden yükselir Bu basınçlı havanın büyük bölümü elastik etekte toplanın Çoğu hoverkraftın itme sağlamak amacıyla genelde arka kısmında pervanesi olur Pervane havayı geri, aracı ileri iter. Vantilatörün çıkışına yerleştirilmiş olan dümenler bu havanın akışını sağlar Dümenlerin açısını değiştiren pilot ise aracın yönünü kontrol eder.
Daha önceki bir icat olan tekerlek gibi, hoverkraft da yüzey sürtünmesini azaltarak yolculukları hızlı ve kolay hale getiren bir araçtır.
UÇAK
Uçağın ileri doğru olan hareketi, motorun itkisine ve Newton’ın her etki için ona eşit ve zıt yönlü bir tepki olduğu yönündeki yasasına bağlıdır Ama uçak yerden nasıl havalanır ve havada kalır? Bu durum kaldırma kuvvetine bağlıdır ve kanatlar kilit önemdedir.
Uçak kanatlarının normal tasarımında üst kısımlar kavisli olur Bu da havanın yolunu uzatarak hızlı hareket eden bir alçak basınç oluşturur Alttaki yavaş hareket eden hava, uçağı yukarı iter Burada Bernoulli’nin ilkesi görev başındadır: Hava, kanadın üst kısmında daha uzun yol alarak (ve hızlı) hareket ettiği için düşük basınç oluşturur; bu da kaldırma kuvvetini ortaya çıkaran şeydir.
Kaldırma kuvvetini yaratmak ya da artırmak için kanadın hücum açısı da kullanılır. Pilot burnu havaya kaldırdığında kanatlar hava akımıyla açı yapar. Kanadın alt kısmı havayla daha doğrudan temas halindedir ve hava da Newton yasasına uygun olarak kanadın alt kısmını eşit ve ters bir güçle iter. Bu kuvvet, Bernoulli’nin kaldırma kuvvetini aşabilir. Kaldırma kuvvetinin hücum açısını kullanan bazı uçaklar tepetaklak bile uçabilir.
Hücum açısı, araba penceresinden el çıkarmaya benzer; elinizi döndürdüğünüzde yukarı veya aşağı doğru bir kuvvet hissedersiniz.
HELİKOPTER
Dikey uçuş fikri, gerçeklik haline gelinceye kadar yüzyıllarca mühendislerin hayal gücünü harekete geçirdi. Leonardo da Vinci 15. yüzyılda hava vidası adını verdiği bir eskiz çizmişti. 19. yüzyılda İngiliz mühendis Sir George Cayley hava vagonu adını verdiği bir tasarım için çizimler yapmıştı. Ancak ilk “çekirgelerin” havalanması ancak 20. yüzyılda Wright Kardeşlerin ünlü uçuşundan kısa bir süre sonra gerçekleşmişti.
Uçak, kanatları etrafında hava dolaşımına yol açarak kaldırma kuvveti yaratması için ileri doğru harekete bel bağlarken, helikopter kalkış için pervane kullanır. Pilot pervane kollarının sapma açısını, havayı aşağı (aracı yukarı) itmelerini sağlayacak şekilde, yani Bernoulli’nin anlatımıyla kanatların altında bir yüksek basınç kuşağı yaratarak helikopteri havalandıracak şekilde ayarlar. Pervaneyi öne eğmek ileri ve yukarı doğru bir hareket yaratırken geri eğmek helikopteri ters yöne hareket ettirir.
DENİZ OTOBÜSÜ (HİDROFİL)
Kanat, deniz otobüsünde hareketi oluşturmak ve yönlendirmek için hava akışına müdahale eder Kızak ise aynı işi suda yapar Hidrofil terimi tekne dümeni ve salması ve yanı sıra balık ve su memelilerinin yüzgeçleri ve kuyruğu için kullanılıyor olsa da, daha çok teknenin gövdesine destekle bağlanan kızak benzeri bir platformu tarif eder. Tekne hız yaptığında hidrofil suyu iterek, kanadın uyguladığı kaldırma kuvvetine benzer bir şekilde tekneyi yüzeyden yukarı kaldırır.
Normal koşullarda, hız artışı teknedeki sürtünmeyi de artırır ama burada tekne yüzeyinin büyük kısmı çok daha yoğun olan suya değil havaya karşı hareket etmektedir.
FALSOLU ATIŞ
Beyzbolda atış yapan kişi bileğinin bir hareketiyle topun uçmasını sağlar. Top önce yükselir sonra da kale işaretine yaklaştığı sırada çarpma noktasına doğru aşağı düşer.
Beyzbolun en heyecanlı hareketlerinden biri olan falsolu atış, topun üzerindeki ve altındaki hava basıncı farklıklarıyla açıklanabilir. Üstten dönüş, topun üst kısmının atış yönünde -ve havaya karşı- dönmesidir Bu da, topun hava akışı yönünde dönen alt kısmına oranla daha büyük bir sürtünmeye neden olur Sürtünme beyzbolun geleneksel dikişleriyle daha da artar Böylece hava topun altında daha hızlı hareket ederek, üste kıyasla bir alçak basınç oluşturur. Yüksek basınçlı hava, topu aşağı doğru iter.
