“Uçuşun Dört Kuvveti” Nedir? Motorsuz uçak uçar mı?

Bence en büyük aydınlanmalar, basit ve saçma sorularla gerçekleşmiştir. Bu yazıyı okurken gözlerinizin birden açılıp “Harbiden ha!” tepkisi vermenizi beklemiyorum ama, basit sorularla bazı yanlış anlaşılmaları ortadan kaldırabiliriz.

Problem 1 – Aklınıza gelen herhangi bir sivil veya askeri uçağın motorlarını sökün. Bu uçak uçar mı?

Cevap 1 – Uçar.

Çözüm 1 – Uçakların uçmasını sağlayan şey motorlar değil, kanatlardır. Kanatlara sahip olmayan hiçbir uçak, astronomik güce sahip bir motora sahip olsa dahi uçamaz. Sadece ivme kazanır. Ancak bir uçağın motorlarını elinden aldığımız zaman, uçak kalkış yapamaz, fakat bu uçamayacağı anlamına gelmez. Uçağın uçması için kalkması gerekmez. Havadan da bırakılabilir veya yardımcı bir eleman ile kaldırılabilir. Ve evet, bu uçak eninde sonunda var olan enerjisini kaybedip karaya güvenli bir şekilde konacak ya da aksine “düşecek”.

Ama bu uçamayacağı anlamına gelmiyor, sadece daha “az” uçacağı anlamına geliyor. Ancak yazıyı okuduğunuz zaman fark edeceğiniz bir gerçek de, bu bilginin tamamen bir ironi olduğu. Çünkü enerji olmadan, yani motorlar olmadan, hiçbir uçuş günümüzde olduğu gibi gerçekleştirilemez. Hezarfen  tarzı uçar dururduk!

Uçuşun gerçekleşmesini sağlayan dört kuvvet vardır. Bu dört kuvvetin ikisini bizler önleyemeyiz, ancak karşıt kuvvet uygulayarak uçuşu sağlayabiliyoruz.  Bu kuvvetler;

1 – İTKİ 

2 – SÜRTÜNME

3 – KALDIRMA

4 – YER ÇEKİMİ (Bazı kaynaklar ağırlık olarak verebiliyor, kütle artarsa yer çekimi de artıyor.)

Şimdi sorudan yola çıkarak bu kuvvetleri irdeleyelim.

1 – İTKİ (THRUST)

Motorlar uçuşun dört kuvvetinden biri olan itkiyi sağlarlar. Motor olmazsa itki olmaz, uçuşun dört kuvvetinden diğeri olan sürtünme, itkiden fazla olduğu için uçak sürekli enerji kaybeder. Uçaklar, itki ile sürtünme kuvvetini eşitlendiğinde, sabit hızla uçarlar. İtki, sürtünmeden daha fazla olduğunda ise, uçak sürekli hız (enerji) kazanmaya başlar. Burayı yinelemekte fayda var; İtki olmazsa uçak uçar, ancak ivmelenemediği için sürekli havada kalamaz. Ve normal bir uçuş için, enerji hayati bir elemandır, enerjiyi de motorlar sağlarlar.

Bu yüzden, havada motorları susan uçakların pilotları uçmaya devam edip güvenli bir şekilde inmek için şanslarını zorlayabilirler, ama kanatları kopan uçakların pilotlarının böyle bir şansı yoktur. (Kısmî kanat hasarlarında inen uçaklara rastlanmıştır.)

2 – KALDIRMA (LIFT)

Kanatlar, bir hava taşıtının uçması için gereken, uçuşun dört kuvvetinden biri olan, kaldırma kuvvetini sağlarlar. Karşı kuvveti, yerçekimi kuvvetidir. Yerçekimi kuvveti ile kaldırma kuvveti dengelendiği zaman uçak sabit irtifa ile uçar. Kaldırma kuvveti, yer çekiminden fazla ise uçak irtifa alır. Tam aksi olursa irtifa kaybeder. Flapler ve slatler kanat alanını artırarak lift’i artırırlar, bu sayede uçak daha düşük hızlarda uçabilir. Daha detaylı bilgi için Bernoulli ilkesini inceleyebilirsiniz.

3 – SÜRTÜNME (DRAG)

Atmosferin içinde hareket eden her cisim, atmosferde bulunan her türlü hava moleküllerinin sürtünmesine maruz kalıyor. Ve bir cismin hızı ne kadar artarsa, maruz kaldığı sürtünme de aynı oranda artıyor. Sürtünmenin ters kuvveti ise itkidir. (thrust)

4 – YER ÇEKİMİ (GRAVITY)

Yer çekimini tanımlamaya gerek yok. Kanatlar, yapıları gereği kaldırma kuvveti sağlayarak yer çekimine karşı kuvvet uyguluyorlar. Ancak bu kuvvetin sürekli uygulanması kritik. Neyse ki, uçak motorları çok gelişti!