Gemiler nasıl yüzer sorusu, denizcilik işi ile meşgul olan kişilere sorulan soruların başında gelmektedir. Gerçekten de insanın aklına takılan bir konu vardır. Suya küçük bir taş attığınızda hemen suyun dibini boylamasına rağmen, tonlarca ağırlığa sahip olan metalden yapılmış olan gemiler neden suya batmaz. Aslında cevap bize zamanında Arşimet tarafından verilmiştir. Suyun kaldırma kuvveti. İsterseniz yazımızın devamına bakarak bunun detaylarını inceleyelim.
Gemiler Nasıl Yüzer? Arşimet Söylüyor
Gemiler suda neden batmaz konusunu aslında bundan yaklaşık 2250 yıl önce yaşamış olan ünlü bilim adamı Arşimet kısaca anlatmış. Suyun kaldırma kuvveti. Peki tonlarca ağırlıktaki gemileri kaldırabilen bu suyun kuvveti, minicik taşları nasıl kaldırmıyor? Burada da temel fiziğin konuları giriyor. Maddenin yoğunluğu.
Gemiler Nasıl Yüzer? Suyun Kaldırma Kuvveti
Arşimet’in suyun kaldırma kuvveti ile ilgili belirlediği 3 ana maddeyi inceleyelim.
Yukarıdaki görselde sol taraftakine bakacak olursak cisim suyun yüzeyinde yer alıyor. Bunun sebebi suyun kendi yoğunluğundan daha az yoğunluğa sahip olan cisimleri yüzeyine itmesinden kaynaklıdır. Aslında burada cismin yoğunluğu suyun yoğunluğundan daha küçüktür. Yoğunluk farklılıklarından dolayı açığa çıkan itme kuvveti ile cisim yüzeye çıkarak yüzüyor. Cismin ağırlığıyla suyun uyguladığı kaldırma kuvveti birbirine eşit diyebiliriz.
Ortadaki görsele bakacak olursak cisim suyun ne yüzeyinde bulunuyor ne de dibinde. Tam da suyun arasında askıda kalmış. Cisim eğer suyla aynı yoğunluktaysa cisim tam olarak suya batar ancak dibe de batmaz. Burada da cismin ağırlığı ile suyun kaldırma kuvveti birbirine eşittir.
Sağdaki görsele bakacak olursak cisim suyun dibine batmış görünüyor. Çünkü cismin yoğunluğu, sudan fazla. Cisim en dibe çökene dek batmaya devam eder. Burada ise cismin ağırlığı, suyun uyguladığı kaldırma kuvvetinden fazladır.
Buradaki her üç durumda da aslında geminin yüzmesi için gerekli olan en büyük etkenin geminin yoğunluğunun suyun yoğunluğundan daha küçük olması gerektiğidir.
Gemiler Nasıl Yüzer? Yoğunluk Farkıyla
Gemiler yapılarındaki metal gereği ağır taşıtlardır. Ancak yoğunlukları batmaması için suyun yoğunluğundan az olacak şekilde tasarlanmaktadır. Dizayn aşamasında metale verilen şekil ile hacimleri arttırılarak yoğunlukları düşürülür. Gemilerin ayrıca; geniş ve oyuk yapıda olması nedeniyle içlerindeki hava çok fazladır. Toplam yoğunluğu yüksek oranda azalır. Bu sayede suyun yoğunluğundan daha az yoğunluğa sahip olur. Bu özellikleri nedeniyle de gemiler su yüzeyinde yüzebilir.
Geminin yoğunluğunun değişmesi ile geminin batma durumu olabilir. Yukarıda gemi hacminin arttırılması için metalin özel dizayn ile işlenerek metal yoğunluğunun hava ile genişletildiğinden bahsetmiştim. İşte geminin bu boşluklarına su dolması neticesinde hava hacminin azalması demek, geminin yoğunluğunun artmasına neden olacaktır. İşte bu yoğunluk, su yoğunluğundan fazla olursa suyun kaldırma kuvveti, geminin ağırlığından daha düşük olacağından dolayı gemi batmaya başlar.
Gemilerin Batmaması İçin
Gemilerin suyun üzerinde batmadan yüzebilmeleri için en önemli etkinin yoğunluk olduğunu belirttik. Bu yoğunluğun su alınınca değişebileceğinden bahsettik. Bir diğer eken de gemilerin kapasitesinden fazla yük almaları. Bu durumda da yoğunluk artacağından dolayı, suyun kaldırma kuvveti etkisiz kalabilir.
Gemi dizayn aşamasında bu durumun da önleminin alınması amacı ile gemilere yükleme hattı (Load Line) işaretleri konulur. Bu yükleme hatları farklı renklerde boyanarak, gemilerin güvenli yük sınırını aşmamaları sağlanır. Primsoll İşareti de denilen bu yükleme hatları ile ilgili ayrı regülasyonlar da bulunmaktadır. Sizden talep gelmesi durumunda bu konu ile ilgili de bir yazı yazabilirim.
