Yelken Günlükleri
YELKEN FİZİĞİ
değiştirYelkenlerin çalışma prensibinin anlaşılabilmesi için öncelikle akışkanlar dinamiği hakkında biraz bilgi sahibi olmamız gerekiyor.
18. yüzyılda İsviçreli bir bilim adamı olan Daniel Bernoulli akışkanların hızı ile hava basıncı arasında bir ilişkinin olduğunu kanıtladı. Biz olayı şöyle özetleyebiliriz; bir akışkanın akma hızı ne kadar fazlaysa, üzerinde aktığı yüzeye o kadar az basınç uygular, dolayısıyla basıncı düşer. Bu olayın tam tersinde ise, akışkanın akma hızı ne kadar az ise üzerinde aktığı yüzeye o kadar fazla basınç uygular, yani basıncı artar. Uçakların uçma prensiplerinden biri budur. Diğeri ise Newton’un etki tepki prensibidir. Bizim yelkenlerimizde bu iki prensip sayesinde çalışırlar. Biz öncelikle Bernoulli’nin prensibini anlamaya çalışalım.
Aşağıda bir uçak kanadının yandan görünüşü gösterilmiştir. Hava molekülleri kanada geldiği zaman ikiye ayrılır. Kanadın üst tarafındaki yol alt tarafındaki yoldan daha uzundur ve kanada gelip ikiye ayrılan hava molekülleri kanadın arka tarafında buluşmak isterler, fakat ortada bir yol farkı vardır. Üst taraftaki yol kanadın alt tarafındaki yoldan daha uzundur. Çözüm ise basittir, üstteki hava akımı hızlanarak daha uzun olan yolu, daha hızlı bir şekilde akar ve kanadın arkasında, alt taraftan akan hava molekülleriyle buluşur. Akışkanlar ilkesine göre; bir akışkanın akma hızı ne kadar hızlıysa üzerinden aktığı yüzeye o kadar az basınç uygular. Bundan dolayı kanadın altında ve üstündeki hava akımlarının hız farkından dolayı basınç farkı oluşur. Yani üst tarafta yol uzun ve hızlanarak akan bir hava ve sonucunda meydana gelen bir alçak basınç ve beraberinde emiş kuvveti, alt tarafta ise daha kısa bir yol, daha yavaş akan bir hava akımı ve sonucunda yüksek basınç. Bütün bu olayların sonucunda ise meydana gelen basınç farkından dolayı yukarıya doğru bir kaldırma kuvveti oluşur.
Yelkenin rüzgâr altı tarafındaki yol rüzgâr üstü tarafındaki yoldan daha uzundur (aynı bir uçak kanadı gibi). Dolayısı ile orsa yakasından yelkene giren ve burada ikiye ayrılan hava moleküllerinin yelkenin arka yakasında buluşabilmesi için rüzgâr altı tarafta olan hava moleküllerinin yolun uzunluğundan dolayı daha hızlı hareket etmesi gerekmektedir. Bunun sonucun da yelkenin daha yavaş giden rüzgâr üstü tarafındaki hava molekülleri ve daha hızlı giden rüzgâr altı taraftaki hava molekülleri arasında Bernuolli akışkanlar prensibinden dolayı bir basınç farkı oluşacaktır. Buradaki basınç farkı yaklaşık olarak 4 ila 5 kat arasındadır. Bu basınç farkından dolayı yelkenin rüzgâr altı tarafına doğru bir kuvvet oluşacaktır. Yelkenli tekneleri büyülü kılan yelken fiziği bu şekilde çalışır. Bir yelkenli tekne ile rüzgâr nerden eserse essin istediğimiz yere belki direk olmayabilir ama daha sonrada göreceğimiz gibi bir takım manevralarla çok rahatlıkla gidebiliriz. Aşağıda bir tepeden bakıldığı zaman bir yelken oluşan hava akımını görebilirsiniz.
Yelkenli bir teknenin yelkenlerine etkiyen kuvvet birden fazladır… Bunlar; ilerletici kuvvet, bayıltıcı kuvvet (yatırıcı kuvvet; teknelerin yatmasına neden olan kuvvet) ve bunların bileşkesi olan toplam yelken kuvvetidir.
