Uçakların gökyüzünde süzülmesi, yerçekimine meydan okuması çoğumuz için büyüleyici bir manzaradır. Peki uçaklar gerçekten nasıl uçar? Bir uçağı havada tutan kaldırma kuvveti (lift) nasıl oluşur?

Pek çoğumuz okullarda ya da popüler bilim kaynaklarında uçağın kanadının üstünden akan havanın, altından akan havadan daha hızlı aktığı ve Bernoulli ilkesine göre basınç farkından dolayı uçakların yükseldiğini öğrendik. Ancak durum gerçekte bu kadar basit değil.

Bu makalede David Anderson ve Scott Eberhardt’ın kapsamlı açıklamaları üzerinden kaldırma kuvvetinin gerçek fiziksel yapısını inceleyeceğiz.

(David Anderson ve Scott Eberhardt’ın “How Airplanes Fly: A Physical Description of Lift” makalesinden faydalanılarak hazırlanmıştır.)

1. Uçuşun Geleneksel Açıklaması ve Sorunları

Birçok kitapta ve derste uçuşun temel prensibi olarak şu ifade edilir:

“Kanadın üst kısmından geçen hava, alt kısımdan geçen havaya göre daha hızlı hareket eder. Bernoulli prensibine göre hız arttığında basınç azalır. Böylece üst tarafta düşük, alt tarafta yüksek basınç oluşur ve uçak havaya kalkar.”

Fakat Anderson ve Eberhardt’a göre bu yaygın açıklama eksik ve yanıltıcıdır. Bu açıklama iki büyük sorunu içinde barındırır:

• Yanlış Yorumlanan Bernoulli İlkesi: Kanadın üst kısmının uzunluğunun daha fazla olması, havanın üst taraftan daha hızlı geçmeye zorlandığını anlatmaz. Bu fiziksel gerçeklere uymayan bir basitleştirmedir.
• Newton’un Yasalarının İhmal Edilmesi: Geleneksel anlatımda hava akışının kanadı aşağı ittiği gerçeği göz ardı edilir.

---

2. Kaldırma Kuvvetinin Fiziksel Temeli: Newton’un Yasaları

Anderson ve Eberhardt, kaldırma kuvvetinin açıklamasında asıl temel fiziksel prensip olarak Newton’un üçüncü yasasını (Etki-Tepki) öne sürer:

• Kanat, havayı aşağıya doğru yönlendirir.
• Buna karşılık olarak hava, kanadı yukarı doğru iter.
• Bu karşılıklı etkileşim, uçakların yükselmesini sağlayan kaldırma kuvvetini oluşturur.

Başka bir ifadeyle, uçaklar havayı aşağı doğru ittiği ölçüde yükselir. Bu prensip aslında uçakların neden daha yüksek bir açıyla (angle of attack) kalkış yaptığını da açıklar. Açı büyüdükçe hava aşağı daha çok itilir, bu da kaldırma kuvvetini arttırır.

---

3. Bernoulli İlkesi Tamamen Yanlış mı?

Bernoulli ilkesi kaldırma kuvvetinde rol oynayan gerçek bir fizik yasasıdır. Ancak tek başına kaldırma kuvvetini açıklamaya yetmez. Aslında Bernoulli ilkesi, Newton’un üçüncü yasası ile birlikte ele alınmalıdır.

• Kanadın üst kısmında hava gerçekten de daha hızlı akar. Ancak bu hız farkı, kanadın şekli nedeniyle değil, hava akımının kanat yüzeyine yapışma eğilimi (Koanda etkisi) nedeniyle ortaya çıkar.
• Böylece kanat yüzeyinde hava aşağı doğru kıvrılarak bir dolaşım (circulation) oluşur. Bu da üst kısımda düşük basınç bölgesini yaratır. İşte Bernoulli ilkesi bu dolaşım nedeniyle düşük basınç oluşmasını açıklar.

Anderson ve Eberhardt’ın da belirttiği gibi, kaldırma kuvveti, Bernoulli prensibinin Newton mekaniğiyle birleşimi sayesinde daha doğru anlaşılır.

---

4. Koanda Etkisi ve Dolaşımın Rolü

Birçok kişi Koanda etkisini ilk kez duymuş olabilir. Koanda etkisi basitçe, akışkanların (hava dahil) yüzeylere yapışarak hareket etme eğilimidir. Bu etki, kanadın üst yüzeyindeki hava akımının kanada yapışarak aşağı doğru kıvrılmasına neden olur.

• Bu kıvrılma ve dolaşım, havanın aşağı itilmesi anlamına gelir ve Newton’un üçüncü yasası devreye girer.
• Ayrıca dolaşım (circulation), kanat çevresinde süreklilik gösteren hava akımını temsil eder ve kaldırma kuvvetinin temelinde yer alan basınç farklarını yaratır.

---

5. Sonuç: Kaldırma Kuvvetini Nasıl Anlamalıyız?

Bu blog yazısında ve Anderson ile Eberhardt’ın makalesinde gösterildiği gibi kaldırma kuvvetini doğru anlamak için sadece basit okul açıklamalarına değil, daha geniş bir fiziksel bağlama ihtiyacımız var. Kaldırma kuvveti:

• Newton’un üçüncü yasasına göre oluşur: Hava aşağı, uçak yukarı.
• Bernoulli ilkesi tek başına değil, Koanda etkisi ve dolaşım ile birlikte rol oynar.
• Geleneksel açıklamalar sadece yüzeysel bir fikir verir ve çoğu zaman yanıltıcıdır.

Bu doğrulara dayanarak uçuşun fiziğini anlamak, havacılığa dair yanlış bilgilerin önüne geçecek ve daha sağlam bilimsel temellere dayanan bir öğrenme sağlayacaktır.

---

Kaynaklar

• http://www.aviation-history.com/theory/lift.htm

---