Soru:
Bir uçak kanadının (airfoil) alt yüzeyinden hava 85 m/s hızla, üst yüzeyinden ise 95 m/s hızla akmaktadır. Kanadın her iki yüzeyinin de birim alanı (1 m²) için, kanadı yukarı kaldıran kaldırma kuvvetini (\(F_L\)) bulunuz. (Havanın yoğunluğu \(\rho = 1.2 \ kg/m^3\) olarak alınacaktır.)
Çözüm:
💡 Bernoulli İlkesi'ne göre, akışkan hızının arttığı yerde basınç azalır. Kaldırma kuvveti, kanadın altındaki yüksek basınç ile üstündeki alçak basınç arasındaki farktan kaynaklanır.
- ➡️ 1. Adım: Bernoulli Denklemini Yazma
Bernoulli denklemi: \( P_1 + \frac{1}{2}\rho v_1^2 = P_2 + \frac{1}{2}\rho v_2^2 \). Burada indeks 1 alt yüzeyi, indeks 2 üst yüzeyi temsil etsin. Basınç farkı: \( P_1 - P_2 = \frac{1}{2}\rho (v_2^2 - v_1^2) \).
- ➡️ 2. Adım: Değerleri Yerine Koyma
\( P_1 - P_2 = \frac{1}{2} \times 1.2 \times (95^2 - 85^2) \).
\( P_1 - P_2 = 0.6 \times (9025 - 7225) \).
\( P_1 - P_2 = 0.6 \times 1800 \).
\( P_1 - P_2 = 1080 \ Pa \ (Pascal)\).
- ➡️ 3. Adım: Kuvveti Hesaplama
Basınç, birim alana etki eden kuvvettir: \( P = F/A \). Buradan, \( F = P \times A \).
Kaldırma kuvveti \(F_L = (P_1 - P_2) \times A = 1080 \ Pa \times 1 \ m^2 = 1080 \ N \).
✅ Sonuç: Kanadı yukarı kaldıran net kuvvet 1080 Newton'dur.
