Fizik

İlginç Bir Akışkanlar Fenomeni: Coanda Etkisi

Bazı olaylar gerçekleşirken çok dikkatimizi çekmez ama aradan zaman geçip üzerinde düşünmeye başladığınız vakit size garip gelmeye başlar. Örneğin bir kupadan dökülen bir sıvıyı gözünüzde canlandırın. Çoğu zaman etrafı kirletmeden bunu başarmak kolay değildir. Bir parça sıvı kavisli kupa kenarına yapışır ve aşağı doğru damlar. Bu fenomen Coanda Etkisi olarak bilinir. Coanda Etkisi hava, su gibi akışkanlarda gözlenen bir olaydır. Bu etki akış kontrolü ( Sıvı akışı, hava akışı vb gibi) amaçlı kullanılabildiği için mühendisler ve bilim insanları tarafından yaklaşık bir yüzyıldır bilinmekte ve kullanılmaktadır.

Coanda Etkisi

Bu etki ilk olarak Romanyalı bir mühendis ve matematikçi olan Henri Coanda tarafından tespit edilmiştir. Henri Coanda 1910’da kendi tasarladığı bir uçak prototipi testi esnasında uçağın alev almasıyla birlikte konuyla ilgili araştırmalarına başlamıştı. Çalışmaları sonucunda da yangının uçağının egzozundan çıkan sıcak gazlar nedeniyle olduğunu anlamıştı. Devamında da bu etki onun soyadı ile anılmaya başlandı. Basit kelimeler ile ifade etmek gerekirse Coanda Etkisi, bir akışkanın ( hava veya herhangi bir sıvı) düz ve eğimli yüzeyler boyunca yapışma ve akma eğilimidir. Bu noktada bu etkiyi gözünüzde canlandırabilmeniz için aşağıdaki videoya göz atmanızı öneririz.

Coanda Etkisi Neden Oluşur?

Bu olayı daha iyi anlamak için basit bir deney düşünelim. Bunun için bir pinpon topuna ve saç kurutucu ya da elektrik süpürgesi gibi bir hava kaynağına ihtiyacınız olacak. Cihazınızı çalıştırın ve topu ortasına koyun. Topun havada yüzdüğünü göreceksiniz. Bu deney ile gördüğümüz şey Bernoulli ilkesi ile ilişkilidir. Bernoulli prensibi, belirli koşullar altında akış hızını basınçla ilişkilendiren matematiksel bir hesaplamadır.

Hava topa ulaştığı zaman, onu yukarı iter ve aşağıya doğru olan yerçekimi kuvvetini dengeler. Top hava akışının önünde durduğundan, hava akışının yönünü değiştirir. Ancak eylemsizlik bize havanın düz yoldan gitmesi gerektiğini söyler. Hava düz biçimde yoluna devam ederken topun yanındaki hava parçacıklarının yanından geçer. Bu esnada akışkanların sürtünmesinden dolayı durgun havayı da beraberinde sürükler. Bu da düşük basınçlı bir alan yaratır. Hava akımını çevreleyen hareketsiz havanın ise daha fazla basıncı vardır ve topu, akımın içinde durması için iter. Eğer top hava akışının bir tarafına doğru hareket ederse karşı taraftaki etki artar ve top tekrardan ortaya doğru çekilir.

Kahve Kupamız ve Coanda Etkisi

Bir kahve kupasından bir sıvıyı damlatmadan dökmek iki nedenden dolayı zordur. Birincisi, sıvının yüzey gerilimi ile ilgilidir. İkincisi, sıvı moleküllerin Coanda etkisinin bir sonucu olarak kupa yüzeyine yapışmasıdır. Kupa içindeki sıvı molekülleri, çevreleyen havadan gelen ortam basıncına maruz kalır. Dökme durumunda ise, ortam basıncı sıvıyı bardağın yüzeyine yapışmaya zorlar. Yerçekiminin hem sıvının yüzey gerilimini hem de Coando etkisini aşması gerekir. Ancak birleşik kuvvetler yer çekiminin üstesinden gelemeyecek kadar büyüktür. Bu nedenle sıvı, kupa yüzeyinden aşağı akar.

Coanda Etkisinin bir kanadın kavisli yüzeyinden geçen hava akışı nedeniyle uçakların havalanma biçimi ile ilgisi olduğu düşünülse de bu konu net değildir. Bernoulli prensibi, kanadın yakınındaki sıvının hızını bildiğinizde kanat üzerindeki basıncı anlamanıza yardımcı olmak için kullanılabilir. Ama tek başına, uçağın havalanma sebebini açıklamaz. Akışkanlar dinamiği fiziğin en zor alanlarından birisidir ve bir uçağın havalanması için bilinmesi gereken daha pek çok etken vardır. Bunu sadece Coando etkisi ile anlatmaya çalışmak mümkün değildir.

İleri okumalar için:

Matematiksel

Sibel Çağlar

Yola Kadıköy Anadolu Lisesi ile başladım. Ardından gelen tesadüfler, zamanında pek de sevmediğim, matematik ile yolumu kesiştirdi. Sonucunda Marmara Üniversitesinde İng. Matematik öğretmenliğinden mezun oldum. Zaman akıp gitti; bu süreçte ben de çeşitli özel eğitim kurumlarında matematik öğretmenliği ve eğitim koordinatörlüğü yaptım. Bu esnada da bol bol matematik ile ilgili serzenişlere şahit oldum. Ne yapmalı diye düşünürken, aklıma bu site fikri geldi. 2015 yılında matematiksel.org web sitesini kurdum. Amacım bilime ve özelinde matematiğe ilgiliyi arttırmaktı. Matematiğin hayattan kopuk olmadığını kanıtlamaktı. Devamında ekip arkadaşlarının da dahil olması ile kocaman bir aile olduk. Yolumuz uzun ama kesinlikle çok keyifli.
Başa dön tuşu