Başlangıç » Nedir » Bernoulli etkisi nedir?

Bernoulli etkisi nedir?

Posted by: Ne Nedir 12 Temmuz 2010 Yorum Yaz

Bernoulli etkisi nedir? Aerodinamik
Bu olaya “Bernoulli etkisi” adı veriliyor. İs­viçreli matematikçi Daniel Bernoulli, akışkan­larda (yani sıvılar ve gazlarda) basınçla hız ara­sındaki bağlantıyı ifade eden formülü 1738 yı­lında yayımlamış. Bu bağıntı, çoğunlukla “bir akışkanın hızı artarsa basıncı düşer” şeklinde ifade ediliyor. Bu ifade şeklinde bir hata yok; fakat bütün bağlantıları bir neden-sonuç ilişki­si çerçevesine oturtmaya çalıştığımız için, san­ki hızlanma, basınçtaki düşmenin doğrudan nedeniymiş gibi bir izlenime kapılıyoruz. Bu da etkiyi çok gizemli bir hale sokuyor. Halbuki neden-sonuç ilişkisini ters yönde algılarsak, yani basınç farklarının hız farklılık­larına neden olduğunu düşünürsek, olay olduk­ça basitleşiyor. Bunun için, bir akışkanın bazı bölgelerinin farklı basınçları olduğunu düşüne­lim. Bir yüksek basınç (YB) bölgesiyle yanında­ki bir alçak basınç (AB) bölgesi arasındaki mo­leküller üzerine YB'den AB'ye doğru net bir kuvvet uygulanır. Bunun nedeni AB'nin orta bölgeyi daha az, YB'ninse daha fazla itmesi.
Bernoulli Etkisi
Eğer orta bölgede YB'den AB'ye doğru bir akım varsa, bir süre geçtikten sonra akımı oluşturan moleküller (1) AB'ye daha yakın ola­caklar ve (2) kuvvetin etkisiyle daha hızlı hare­ket edecekler. Kısacası, akım AB'ye yaklaştık­ça daha hızlı hareket edecek.
Buna karşın eğer akım AB'den YB'ye doğ­ruysa, bu defa akım üzerine etkiyen kuvvet hı­za ters yönde olduğu için hızı azaltmaya çalışa­cak. Dolayısıyla, bir süre geçtikten sonra akımı oluşturan moleküller (1) YB'ye daha yakın ola­caklar ve (2) kuvvetin etkisiyle daha yavaş ha­reket edecekler. Yani, her iki durumda da akımın hızlı oldu­ğu yer AB'ye yakın; yavaş olduğu yer de YB'ye yakın.
Bernoulli, formülünü türetirken bu man­tığı esas almıştı. Sonra da enerjinin korunumu ilkesini kullanarak basınçla hız arasındaki bağ­lantıyı oluşturdu. Fakat bu yasayı kullanırken bazı noktalar­da dikkatli olmak gerekiyor. Öncelikle, basınç farklarının ve akımın yeteri kadar uzun süre ay­nı şekilde devam etmesi gerekiyor. Yani, belli bir bölgedeki akım hızını ya da yönünü sürekli değiştiriyorsa, ya da basınç hızla değişiyorsa Bernoulli yasası geçerli olmayabilir. Uzunca bir süre aynı koşulların sağlanması önemli bir şart.
İkinci olarak, Bernoulli yasasını kullanabil­mek için akım doğrultusu boyunca iki farklı noktayı karşılaştırmak gerekiyor. Türetmede kullandığımız mantık, bir molekülün basınçları farklı bölgelerden geçerken hızlanıp yavaşlamasıyla ilgili. Bu nedenle, sadece bu molekü­lün izlediği yol üzerinde iki nokta düşünüp, an­cak bunlar arasındaki basınç-hız bağlantısından söz edebiliriz (Gerçi, bu son şart bazı özel akım tiplerinde gevşetilebiliyor.).
Bernoulli etkisi birçok değişik yerde göz­lemlenebiliyor. Şüphesiz, uçak kanatları etki­nin en önemli teknolojik uygulaması. Fakat burada örnek olarak beni en çok şaşırtan dene­yi aktarmak istiyorum. Ortasındaki bir delikten hava üflenen düz bir tavan düşünün. Bu deliğe doğru düz bir tahta parçası yaklaştırılıyor. Tah­ta tavana iyice yaklaştırılıp arada çok küçük bir boşluk bırakılıyor. Tahtayı bıraktığınızda hava­da sabit durduğunu görüyorsunuz. (Bu deneyi iki kağıt ve bir pipetle ya da biraz daha geniş­çe bir boruyla (tükenmez kalemler bu işi görü­yor) siz de yapabilirsiniz. Kağıtların düz durma­sını sağlamak için kenarlarından katlamak ge­rekebilir.)
Delikten gelen hava, tahta ile tavan arasın­daki küçük açıklıktan geçmek zorunda kaldığı için, bu ara bölgede daha da hızlanıyor. Bu hız­lanmanın delik civarında artan basınç nedeniy­le olduğunu düşünebilirsiniz. Sonuçta, tahtanın üzerinde hızla akan bir hava tabakası (dolayı­sıyla alçak basınç) ve altında da durağan hava (yüksek basınç) var. Bu da tahtayı yukarı doğ­ru iten bir kuvvet oluşturuyor ve tahta havada asılı kalıyor. Olayı ilginç yapan şey, delikten çı­kan havanın tahtayı aşağıya doğru itmesi. Bu nedenle, basınç farkından oluşan kaldırma kuv­vetinin, hem bu itme kuvvetini hem de tahtanın ağırlığını dengelemesi gerekiyor.
Bu deneyi yukarıda verdiğimiz mantık ışı­ğında nasıl açıklayabiliriz? İlk olarak söyleyebi­leceğimiz şey, kompresördeki (ya da ciğerlerimizdeki) C noktasının basıncının, aralık bölge­deki D noktasınınkinden yüksek olması. Hava C'den D'ye giderken hızlandığı için bu oldukça doğal bir şey. Peki, D noktasındaki basıncın F'dekinden düşük olduğunu nasıl söyleyebili­riz? Bunun da bir yolu var. Hava akımı E nok­tasında dışarı çıktığında diğer hava molekülle­rine çarparak yavaşlar. Bu nedenle D'nin ba­sıncı da E'dekinden düşük olmalı. Son olarak, E ve F dışarıda olduğundan basınçları aynı ol­malı. Öyleyse, D'nin basıncı F'ninkinden düşük olacaktır.

Rüzgarlı havalarda bacadan dumanın çekil­mesi olayı da aynı şekilde irdelenebilir. Rüzga­rın eve çarpan ve bu nedenle yavaşlayan kısmı­nı düşünün. Bu, ev civarındaki (ve içindeki) ba­sıncın normal rüzgarınkinden fazla olduğu an­lamına geliyor. Buna karşın baca, boyutları evinkinden küçük olduğu için rüzgarı fazla ya­vaşlatmıyor. Yani, baca civarındaki basınç rüzgarınkine daha yakın. Bu nedenle evin içindeki duman daha düşük basınçtaki bacaya doğru çekiliyor.

Bernoulli Etkisi
Kaynak: Sadi Turgut, “Merak Ettikleriniz”, Bilim ve Teknik, Mart 2003.



2010-07-12

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir