Uçak kanadı nasıl çalışır Bernoulli ilkesi

Question

Uçağın havada nasıl kaldığını Bernoulli ilkesiyle açıklamaya çalışıyorum ama kafam karıştı. Kanadın üst tarafındaki havanın neden daha hızlı aktığını tam olarak anlayamadım. Ayrıca, sadece bu ilkenin kaldırma kuvvetini tek başına açıklayamayacağını duydum, bu da kafamı iyice karıştırdı.

Answer 1

Uçak Kanadının Temel Çalışma Prensibi

Bir uçak kanadı (profil), havada hareket ettiğinde üzerinden ve altından geçen hava akışı arasında bir basınç farkı oluşturur. Bu basınç farkı, uçağın havada yükselmesini sağlayan kaldırma kuvvetini (Lift) meydana getirir. Bernoulli İlkesi, bu kuvvetin nasıl oluştuğunu açıklamak için sıklıkla kullanılan temel bir fizik kuralıdır.

Bernoulli İlkesi Nedir?

Bernoulli İlkesi, akışkanların (sıvı veya gaz) hareketiyle ilgili temel bir kanundur. İlkeye göre:

Akışkanın hızı arttığında, akışkanın uyguladığı basınç azalır; hızı azaldığında ise basınç artar.

Bunu matematiksel olarak şu şekilde ifade edebiliriz:

\( P + \frac{1}{2} \rho v^2 + \rho gh = \text{sabit} \)

Bu formülde:

• P: Basınç
• ρ (rho): Akışkanın yoğunluğu
• v: Akışkanın hızı
• g: Yer çekimi ivmesi
• h: Yükseklik

Kanat gibi yatay bir sistemde yükseklik (h) değişimi ihmal edilebilir. Bu nedenle, formülü basitleştirirsek: Hız artarsa, basınç azalır.

Bernoulli İlkesi Kanatta Nasıl İşler?

Bir uçak kanadının kesiti (profil) incelendiğinde, üst yüzeyinin alt yüzeyine göre daha kambur olduğu görülür. Bu şekle airfoil denir.

• Uçak ileri doğru hareket ettiğinde, hava kanadın ön tarafından ikiye ayrılır; bir kısmı üstten, bir kısmı alttan geçer.
• Kanadın üst yüzeyi daha kavisli olduğu için, buradan geçmek zorunda olan hava molekülleri, alt yüzeydeki moleküllere kıyasla daha uzun bir mesafe kat etmek zorunda kalır.
• Hava akışı sürekli olduğundan, kanadın arka ucunda aynı anda buluşmak için, üst yüzeydeki havanın daha hızlı hareket etmesi gerekir.

İşte bu noktada Bernoulli İlkesi devreye girer:

• Kanadın üstünden hızlı akan hava, daha düşük bir basınç bölgesi yaratır.
• Kanadın altından yavaş akan hava ise, daha yüksek bir basınç bölgesi oluşturur.

Bu basınç farkı, kanadı yukarı doğru iten net bir kuvvet oluşturur. İşte bu kuvvet, uçağı gökyüzünde tutan kaldırma kuvvetidir.

Önemli Bir Not

Bernoulli İlkesi, kaldırma kuvvetini açıklamak için çok yaygın kullanılsa da, tek başına yeterli değildir. Kaldırma kuvveti aynı zamanda Newton'un 3. Hareket Yasası ile de açıklanabilir. Kanat, havayı aşağı doğru saptırarak iter (etki). Buna karşılık olarak hava da kanadı yukarı doğru iter (tepki). Gerçekte kaldırma kuvveti, hem Bernoulli İlkesi hem de havanın aşağı saptırılması olayının birleşik bir sonucudur.

Özetle, Bernoulli İlkesi bize şunu söyler: Kanadın üzerindeki yüksek hızlı, düşük basınçlı hava ile altındaki düşük hızlı, yüksek basınçlı havanın oluşturduğu fark, uçağın uçmasını sağlar.