Yelkenliler Nasıl Bir Çalışma Prensibine Sahip?
Yelkenliler rüzgar gücünü kullanarak nasıl hareket eder? Neden bir tarafa daha yatık biçimde ilerler? Bu konuda fizik gücünü kullanarak birtakım cevaplara ulaşmak hiç de zor değil.
Yelkenliler Nasıl Bir Çalışma Prensibine Sahip?
iStock


yelkenlilerin rüzgarı karşı çaprazdan aldıklarında rüzgardan bile daha hızlı gidebilmeleri hadisesi doğrudur

(hatta bırakın karşı çaprazdan esen rüzgardan faydalanmayı, esasen sadece rüzgar enerjisinden faydalanarak, rüzgarın estiği yönün tam tersine ve rüzgarın estiği hızdan bile daha hızlı gidebilmek mümkündür. ancak bu durumda yelken değilde nispeten daha kompleks bir mekanizma kullanarak, mesela pervaneler ve çark mekanizmaları sayesinde bu iş gerçekleştirilebiliniyor)

öncelikle konuya hazırlık ve giriş bağlamında


yelkenliler de gerçekleşen hadisede, tabiatı ile uçak kanatlarında gerçekleşen hadise gibi, yelkenin rüzgarı teknenin arkasına doğru yönlendirerek rüzgarın estiği yönün (yaklaşık olarak) dikine bir "lift" kuvveti oluşturması ve bu oluşan lift kuvvetinin (rölatif hızların sağladığı indükleme hadisesi sayesinde de) tekneyi ileri doğru çeken bileşeninin, tekneye etki eden net kuvvetler toplamında bilimum su ve rüzgarın oluşturduğu drag kuvvetlerinden bile daha büyük olmasından kaynaklanmakta. 

ha yelkenlerde oluşan türbülansın minimumda olması da, yelkenin rüzgarı karşıladığı açıya göre, esen rüzgardan elde edilebilecek lift kuvvetinin maksimumda olduğuna delalet eder.

şöyle açıklamaya başlayayım

bir tekneyi yan taraflardan ittirerek yana doğru yol almasını sağlamak mı kolaydır ? yoksa arkadan ittirerek öne doğru gitmesini mi sağlamak kolaydır ? elbette arkadan ittirerek öne doğru gitmesini sağlamak daha kolaydır. sebebi de yan taraftan yanlara doğru ittirdiğimizde suya batmış uzun ince gövdesi boyunca daha çok su kütlesini hareket ettirmeye çalışmamız, dolayısıyla bir nevi yenmek zorunda kaldığımız sürtünme kuvvetinin de çok daha büyük miktarlarda olması. 

peki aynı şekilde bu örneği şöyle genişletsek ve bir tekneyi çaprazdan 45 derece açıyla ittirirsek veya çekersek ne olur ? 

bunun cevabı da, tekne yana doğru giderken daha çok sürtünmeye maruz kalacağı için çok az yan tarafa doğru giderken, buna karşılık öne veya arkaya doğru giderken de daha az sürtünmeye maruz kaldığı için büyük oranda öne veya arkaya doğru yol katedecektir.

ne demiştik? "yelkenler karşı çaprazdan esen rüzgarın dikine bir lift kuvveti oluşturur."
hah, sağ karşı çaprazdan mesela 45 derece rüzgar estiğinde, yelkenler bu sefer bu yönün 90 derece dikine olacak şekilde, sol ön çaprazdan sanki birisi 45 derece eğimle tekneyi halatla çekiyormuş gibi bir kuvvet yaratır. 

bu çaprazdan yaratılan çekme kuvveti de, bir önceki paragrafta anlattığım tekneyi hangi yönden ittirirsek daha fazla yol katettirebiliriz örneğinde olduğu gibi, tekneyi az bir miktar yana doğru çekerken, büyük oranda da karşıya doğru çeker.

"iyi de kardeşim rüzgar zaten karşıdan esiyor. nasıl olur da rüzgar tekneyi estiği yöne doğru ittirmez?" diye merak ediyorsanız da cevabı

esasen ittirir... ancak gene yukarda belirttiğim gibi bu oluşan drag kuvveti yelkenin uçak kanadı gibi olan şekli ve rüzgarı karşıladığı açısı yüzünden lift kuvveti kadar büyük değildir. o yüzden toplamda (teknenin ince uzun şekli sayesinde de) ileri doğru bir net kuvvet ve hareket oluşur.

tekne hız kazanmaya başladığında, rüzgarı da karşıdan aldığı için tekneye göre rüzgar rölatif olarak bu sefer daha da hızlı esmeye başlayacaktır. bu da fizikte adına "indükleme" denilen hadiseye benzer şekilde, yelkenin oluşturduğu lift kuvvetini daha da arttıracak, yelkenlinin daha da hızlı gitmesini, hatta rüzgarın yere göre olan esme hızını bile aşmasını sağlayacaktır.

teknenin uzun ince şekli sayesinde giderken azıcık yana doğru savrulduğu, fakat buna mukabil büyük oranda ileri doğru gittiğinden bahsetmiştik

bu yana doğru savrulma hadisesi eğer önlenemezse, belli bir süre sonra bu sefer yelkenli yön olarak rotadan çok fazla sapacak ve rüzgarı aldığı açısı rüzgardan artık daha fazla istifade edemeyecek derecede bozulacaktır. bunu bertaraf etmek için de, teknenin yan tarafa doğru savrulmasını azaltmak için, dolayısıyla yana doğru olan sürtünme kuvvetlerini arttırmak babında teknenin alt tarafında suyun içinde dışardan görünmeyen ve suyun dibine doğru uzanan genişçe bir yüzgeci vardır. bu yüzgeç sayesinde tekne daha az yana doğru savurulur. ancak tabii bu yüzgeç de en son mertebede yeterli değildir. 

rotayı, yönü sürekli rüzgarı ideal açıdan alabilecek şekilde koruyabilmek için de, teknenin dümeniyle, dümeni daha çok rüzgarın estiği tarafa doğru kıracak şekilde, dümenle sürekli ince ayar yapmayı gerektirir.

zaten dikkat edin televizyonda falan görmüşsünüzdür, yelkenlilerin böyle sanki biraz yana doğru yampiri yampiri gidiyor şeklinde görünmelerinin sebebi de budur.

indükleme hadisesi sayesinde peki nasıl oluyor da oluşan kuvvetler sürekli çok büyüyüp tekneyi çok daha büyük hızlara, mesela ses hızına çıkartmıyor diye düşünüyorsanız da cevabı

artık belli bir hızdan sonra gerek suyla oluşan sürtünme kuvvetlerinin ve gerekse de yelkende oluşan drag ve lift kuvvetlerinin başa çıkılamayacak mertebeye ulaşması veya bu kuvvetlerin genel olarak yelkenin oluşturduğu lift kuvvetiyle dengeye oturması yüzündendir. çünkü bir de artık ekstrem durumlarda öyledir ki, yukardaki paragrafta açıkladığım gibi, dümeni tam manasıyla sola veya sağa kırmak bile tekneyi artık rotada tutmaya yeterli olamayacak dolayısıyla teknenin referans noktalarına (yani denize) tutunabilmesi de maalesef zayıflayacaktır.

yelkenin neden üçgen şeklinde olduğuyla ilgili olarak da

kare veya dikdörtgen şeklinde de olurdu. ancak bu sefer oluşan lift kuvveti yelken direğinin daha yukarlarında bir noktada hem de çok daha fazla bir miktarda oluşacağı için yelkenliyi alabora ederdi. dolayısıyla lift kuvvetinin direğin mümkün mertebe tekneye yakın kısımlarında oluşması teknenin "sağlığı" açısından gereklidir.

Bu içerik de ilginizi çekebilir