Skip to content Skip to navigation

Falsolu Serbest Vuruşların Fiziği

Dr. Tuba Sarıgül
05/09/2017 - 10:00

Jose-Luis Olivares/MIT

Futbolcular özellikle serbest vuruşlarda rakip takımın savunma oyuncularının oluşturduğu barajı ve kaleciyi aşıp gol atabilmek için genellikle topa havada yön değiştirecek şekilde vurmaya çalışır. Yetenekli sporculara özgü bu vuruşun gerçekleşmesini sağlayan ise topun dönmesi ve üzerine etki eden aerodinamik kuvvetlerdir. Aerodinamik kuvvet, hava moleküllerinin katı bir nesnenin etrafında hareket ederken nesnenin üzerine etki eden kuvvetler olarak tanımlanabilir.

Top havada hareket ederken havayı oluşturan moleküller topun ön yüzüne çarpar ve cismin etrafını sararak geriye doğru hareket eder.

Eğer top havada hareket ederken aynı zamanda kendi etrafında dönüyorsa topun çevresinde hareket eden hava dönen topla birlikte sürüklenir.

Bu nedenle hava topun bir tarafında diğer tarafına göre daha hızlı hareket eder. Yani topun dönme yönü ile havanın hareket yönü aynıysa, hava topun o tarafında daha hızlı akar. Havanın topun etrafında farklı hızlarda hareket etmesi basınç farkına yol açar. Bu, Bernoulli ilkesi olarak bilinir. Havanın daha hızlı hareket ettiği kısımda basınç düşükken, yavaş hareket ettiği kısımda basınç yüksektir. Etrafındaki basınç farkı nedeniyle topun üzerine etki eden kuvvetler dengeli değildir ve basıncın az olduğu tarafa doğru net bir kuvvet ortaya çıkar. Bu kuvvet Magnus kuvveti olarak isimlendirilir.

Dönen cisimlere etki eden Magnus kuvvetinin yönünü dönme yönü belirler. Örneğin top, dönme ekseni yere dik olacak şekilde saat yönünde dönüyorsa havada sağa doğru, saat yönünün tersi yönde dönüyorsa havada sola doğru yön değiştirir. Dönme ekseni yere paralelse topun üzerine -dönme yönüne göre- aşağı ya da yukarı yönlü net bir kuvvet etki eder. Teniste sıkça kullanılan, topspin adı verilen vuruş tekniğinde top havadayken ileri doğru dönerek hareket eder ve bu vuruş tekniği topun -havada kendi etrafında dönmediği duruma göre- daha kısa mesafe katederek yere düşmesine neden olur.

Dönen bir basketbol topunun havada nasıl yön değiştirdiğini izlemek için tıklayın.

Uçakların havada kalmasını sağlayan kaldırma kuvveti de benzer bir etkiyle ortaya çıkar. Uçak kanatlarının üst kısmı alt tarafına göre daha bombelidir. Altından ve üstünden geçen havanın kanadın arka tarafına aynı anda ulaşabilmesi için kanadın üst tarafından geçen havanın, katetmesi gereken mesafe daha uzun olduğundan, daha hızlı hareket etmesi gerekir. Bu hız farkı kanadın alt ve üst kısmı arasında basınç farkının ortaya çıkmasına neden olur. Kanada etki eden kaldırma kuvvetinin nedeni bu basınç farkıdır.

Uçakların havada kalmasına imkân veren aerodinamik kuvvetler yarış otomobillerinin ise yola daha iyi tutunmasını sağlar. Yarış otomobillerinin üzerindeki kanatlar, havanın aracın üzerine zemine doğru bir kuvvet oluşturacak şekilde etki etmesine neden olur. Bu sayede yarış otomobilleri virajları daha hızlı dönebilir. Ancak aracın yola daha iyi tutunmasını sağlayan ve genellikle yere basma kuvveti olarak isimlendirilen bu etki yarış otomobillerinin yolun düz bölümlerinde yavaşlamasına neden olur. Bu nedenle yarış otomobillerinde genellikle hareket edebilen kanatlar kullanılır. Böylece pistin uygun bölümlerinde kanat açısı değiştirilerek havanın oluşturduğu sürtünme kuvveti azaltılır ve araç uzun düzlüklerde daha yüksek hızlara ulaşabilir.

Aerodinamik kuvvetler devasa bir uçaktan küçük bir golf topuna, cisimlerin hareketlerini belirgin şekilde etkiler. Bu nedenle binalardan köprülere, uçaklardan otomobillere birçok yapının tasarımı aerodinamik kuvvetler bu etki dikkate alınarak yapılır.

İlgili İçerikler

Fizik

Bilim Genç Fotoğraflar köşesinde aralık ayında doğayı, insanları, hayvanları ya da fotoğrafınızın odağındaki diğer nesneleri siyah-beyaz ifade etmenizi istemiştik. Bu süreçte #SiyahBeyaz etiketiyle Bilim Genç’te paylaştığınız fotoğraflar Bilim Genç ekibi tarafından değerlendirildi.

Fizik

Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi’nin (CERN) lisans ve yüksek lisans öğrencilerine yönelik düzenlediği CERN yaz öğrenci programı (CERN openlab) başvuruları 31 Ocak’a kadar devam ediyor.

Fizik

"Evren genişliyor" dediğimizde aklımıza evrenin en uç noktasının hiçliğe doğru gittiği gibi bir düşünce gelebilir. Oysa evrenin genişlemesini bir balonun şişmesine benzetmek daha doğru olabilir.

Fizik

Bu etkinliğimizde maliyeti uygun atık malzemeler kullanarak dişli çarklarda kuvvetin nasıl aktarıldığını gösteren bir düzenek tasarlayacağız.

Fizik

ABD’deki Ulusal Standartlar ve Teknolojiler Enstitüsü’nde (NIST) çalışan Andrew Ludlow ve arkadaşları bugüne kadar geliştirilmiş en hassas atom saatini üretti. Yeni saat o kadar hassas ki on dört milyar yılda sadece bir saniye sapıyor. Konu ile ilgili bir makale Dr. W. F. McGrew ve arkadaşları tarafından Nature’da yayımlandı.

Fizik

Avusturalya’daki Monash Üniversitesi’nde çalışan bir grup araştırmacı, bir topolojik yalıtkanın iletken ve yalıtkan halleri arasındaki geçişlerini elektrik alan yardımıyla kontrol etmeyi başardı. Dr. James L. Collins ve arkadaşlarının yaptığı araştırmanın sonuçları Nature’da yayımlandı.

Fizik

Elektrik telleriyle taşınan yüksek akım hem insanlar hem de hayvanlar için hayli tehlikelidir. Peki, elektrik tellerine konan kuşlar bu durumdan neden zarar görmez? 

Fizik

CERN araştırmacılarının geliştirdiği mıknatıs teknolojisi, kanser tedavisinde kullanılan hadron terapi yönteminin uygulanmasında karşılaşılan sorunların çözümüne katkılar sağlayabilir.

Fizik

Bu etkinliğimizde maliyeti uygun atık malzemeler kullanarak sıvıların basıncı nasıl ilettiğini gösteren bir düzenek tasarlayacağız.

Fizik

Tasarla ve Yap köşesinin bu etkinliğinde maliyeti uygun atık malzemeler kullanarak esneklik potansiyel enerjisi ve kinetik enerjinin (hareket enerjisinin) birbirine dönüştüğü farklı bir düzenek tasarlayacağız.