Bernoulli İlkesini Uçak Kanatlarında Gözlemleyelim

Bilmekte Fayda Var!

Fırtınalı günlerde bina kapılarının sertçe kapanması, çatıların uçması, rüzgârlı ve yağmurlu havalarda kullanılan şemsiyenin ters dönmesi gibi olaylar akışkanların sürati ile basıncı arasında ilişki olduğunu gösterir mi? Bu sorunun cevabı, Hollandalı bilim insanı Daniel Bernoulli’nin ortaya koyduğu Bernoulli ilkesinde saklıdır.

Sıvı ve gazlar, katılardan farklı olarak, akışkandır. Bu nedenle hareket hâlindeki gazların ve sıvıların oluşturduğu basınca akışkan basıncı denir.

Bernoulli ilkesi bir akışkanın hızı arttıkça basıncının düşeceğini söyler. Örneğin bir boruda ya da kanalda akan akışkanın basıncı, durgun hâldeki basıncından küçüktür.

Fırtınalı havalarda çatıların üzerinden ve duvarların yüzeyinden geçen havanın sürati artar. Bernoulli ilkesine göre çatılara ve duvarların yüzeyine etki eden açık hava basıncı azalır. Binaların içindeki durgun havanın basıncı, dışarıdaki açık havanın basıncından büyük olur. Bunun sonucunda binaların kapı ve pencereleri sertçe kapanabilir. Çatı boşluğundaki hava basıncının dış basınçtan çok büyük olması durumunda ise çatılar uçabilir.

Tasarla ve Yap köşesinin bu projesinde, uygun malzemeler kullanarak Bernoulli ilkesinin uçakların havada kalmasına nasıl katkıda bulunduğunu gözlemliyoruz.

Nelere İhtiyacımız Var?

• 1 adet 9 cm x 37,5 cm boyutlarında tahta
• 2 adet 1,5 cm x 3 cm x 9 cm boyutlarında tahta 
• 1 adet 1,5 cm x 1,5 cm x 12 cm boyutlarında tahta 
• 1 adet 1,5 cm x 3 cm x 7 cm boyutlarında tahta 
• 2 adet 1,5 cm x 1,5 cm x 7,5 cm boyutlarında tahta (Uçlarında matkap ile 3 mm çapında açılmış  özdeş delikler olmalı.)
• 1 adet 7,5 cm uzunluğunda çöp şiş
• 1 adet 7,5 cm x 25 cm boyutlarında karton 
• 1 adet 3 cm x 25 cm boyutlarında siyah maket karton   
• 1 adet dörtlü pil yatağı
• 4 adet 1,5 V’luk kalem pil
• 1 adet DC motor (3 V-6 V)
• 1 adet pervane
• 1 adet mini anahtar
• İletken kablo
• 1 adet büyük boy metal ataç
• 1 adet 3 cm uzunluğunda pipet
• Cetvel
• Kurşun kalem
• Silikon tabancası ve silikon
• Katı yapıştırıcı

Uyarı:

Kesici, delici ve yakıcı aletleri dikkatli kullanalım.

Ne Yapıyoruz?

Ne Oldu?

Düzenekteki anahtarı kapalı konum getirdiğimizde pildeki kimyasal enerji elektrik enerjisine, elektrik enerjisi de DC motor sayesinde hareket enerjisine dönüştü. Bu sırada pervane yapay bir hava akımı oluşturdu. Bu hava akımının kanadın altından ve üstünden farklı hızlarla akması nedeniyle kanadın altına ve üstüne farklı büyüklükte hava basıncı etki etti. Ortaya çıkan net kuvvet kanatların yukarıya doğru hareket etmesini sağladı. Anahtar açık konuma geldiğinde ise yapay hava akımı son buldu ve kanat tekrar eski konumuna geldi.

Uçakların kanatları, uçak hareket hâlindeyken üzerinden geçen havanın süratinin artmasını sağlayacak şekilde tasarlanmıştır. Üst yüzeyleri dışa bombeli kanatlar, hava akışının üst yüzeyde daha hızlı olmasını sağlar. Bernoulli ilkesine göre kanadın üst tarafındaki basınç alt tarafındaki basınçtan küçük olur. Bu şekilde üst yüzeyde alçak, alt yüzeyde ise yüksek basınç bölgesi oluşur. Bu durum uçakların yükselmesine yardımcı olur. Ancak Bernoulli ilkesinin tek başına uçakların nasıl havada kaldığını açıklamak için yeterli olmadığını da söyleyelim. Bir uçağın havadayken ters dönmesi irtifa kaybetmesine yol açmaz. Dolayısıyla havanın üstünden ve altından farklı hızlarla akması için özel olarak tasarlanmış kanatlar, uçakların havada kalmasının tek nedeni olamaz. 

Düşünelim!

Metro istasyonlarında yolcuların metroya bindikleri noktalara güvenlik bandının konulmasını Bernoulli ilkesiyle nasıl açıklarız?

Kaynaklar:

• Komisyon,10. Sınıf Fizik Ders Kitabı, Millî Eğitim Bakanlığı Yayınevi, Ankara, 2019.
• De Campos Valadares, E., Fizik, Eğlence ve Ötesi, Çev.: Dost Körpe, TÜBİTAK Popüler Bilim Kitapları.

Yazar Hakkında: