Yelkenin Çalışması

Yelkenin çalışmasını anlayabilmek iin yelkenin çalışması için gerekli olan kuvvetleri bilmek gerekir. Yelkene etki eden 2 kuvvet vardır. Bunlar itme ve emme kuvvetleridir.

İtme kuvveti :Rüzgarın esmesinden oluşan enerjisinden doğan kuvvettir. Rüzgarlı havalarda rüzgara doğru yürümeyi zorlaştıran, elimizdeki bir poşetin uçmasını sağlayan bu kuvvettir. Dik şekilde etki eder. Yelkenin çalışmasında en temel ilkedir. Rüzgar yelkenlere kıç taraftan vururken yani pupa seyrindeyken itme kuvveti etkisini gösterir.

Emme kuvveti :Rüzgara karşı seyreden bir yelkenlinin, yelkenleri üzerinde emme kuvveti oluşur. Uçakların uçmasında her zaman emme kuvveti etkilidir. Bu kuvvettin oluşumunda rüzgar, yelkenin her iki yakasından akmaktadır. Yelkenin her iki yakasından akan rüzgarın oluşturduğu kuvvet ile yelkenli teknemiz rüzgara doğru emilir. Yelkenlerimiz, rüzgara karşı ilerleyebilmeleri için yelkenlerin her iki tarafından akan hava, emme kuvvetini oluşturur.

Yelkenin Çalışması

Bir yelkenin ilerleyebilmesi için herkesin bildiği gibi rüzgara ihtiyacımız vardır. Rüzgarın esmediği durumlarda yelken kuvvet üretemediği için yelkenli teknemiz ilerleyemez. Yelkencilikte en önemli nokta, rüzgar ile yelken arasındaki uygun açıyı bularak, yelkene çarpan rüzgarı en ideal şekilde kullanmaktır. Yelkenlerimiz, rüzgarı aldığı bazı açılarda uçak kanadı gibi çalışır. Unutulmaması gereken hiçbir yelkenli tekne rüzgara karşı ilerleyemez. Rüzgarı karşıdan alan bir yelken, bayrak gibi dalgalanır ve bunun sonucunda üzerinde akmaya çalışan molekülleri sağa ve sola fırlatarak kuvvet oluşumunu engeller. Rüzgara, yaklaşık 45 derece açı ile ilerleyebilen yelkenlilerin çalışma ilkesi, uçakların kanatlarındaki ilkenin aynısıdır. Uçak, motorlar sayesinde hızlandıkça, kanatlarının her iki tarafından rüzgar geçmeye başlayacaktır. Kanatlarının alt ve üst yüzeylerindeki yollarının uzunlukları farklı olduğu için farklı basınçlar üretilir ve uçak yukarıya doğru emilir.

Bu emme kuvvetini açıklayalım. Uçağın kanadının baş tarafından giren hava molekülleri, kanadın üstündeki ve altındaki yolları takip edecektirler. Teoriye göre kanada giren hava molekülleri aynı anda kanadın arkasından çıkmak isteyeceklerdir. Fakat kanadın üst ve alt yollarının uzunlukları farklıdır. Dolayısıyla bu moleküller aynı hız ile kanadı takip etselerdi, aynı anda kanattan çıkamayacaklardı. O yüzden moleküllerden uzun yol gideni, kendini hızlandırarak, aynı anda kanadın arkasından çıkmayı sağlayabilir. Bernaulli Teoremine göre akışkanların hızı arttıkça, basınçları azalmaktadır. Bunun sonucunda uçağın kanadının üst tarafında, yol uzun olduğu için daha hızlı bir akış olacaktır ve bu bölgede basınç azalacaktır. Kanadın alt tarafı yani kısa yol olan tarafında ise nispeten basınç daha yüksek kalacaktır. İşte yüksek basınçtan alçak basınca doğru oluşan hava akışı sonucu, kanadın alt tarafından üst tarafına doğru bir emme kuvveti oluşacaktır. Tüm bunların sonucunda uçak havalanacaktır. Yelkenlerin, rüzgara karşı küçük açılar ile çalışabilmelerinin temel ilkesi bu sistemdir.

Kafanıza takılması gereken en önemli, soru, yelkenlerin uçak kanadı gibi katı yapıda olmadığı ve yelkenin her iki tarafındaki yol uzunluklarının aynı olduğudur. Her iki taraftaki yol uzunlukları gerçekten de aynıdır. Bu şekildeyken nasıl emme kuvveti üretilebilir ?Yelkenliler rüzgarı yaklaşık 45 derece açıyla aldıklarında yelkenin her iki yakasında bir akış oluşur. Yelkenin içinden ve dışından akış devam eder. Çok kısa bir süre sonra yelkenlinin üç boyutlu yapısı yüzünden yelkenin iç tarafında bu moleküller, yelkenin arka kısmına doğru birikmeye başlarlar. Biriken bu moleküller akışı engellerler. Bunun sonucunda yelkenin rüzgar tarafından yani iç tarafından geçmek isteyen moleküller yelkenin iç yüzeyini yalamazlar ve kısa yol olan direkt görülen A-B hattını takip ederler. Bu moleküllerin daha az yol aldıkları anlamındadır ve basınç farkı oluşmasına sebep olan temel etkidir.Görüldüğü gibi yelken üzerinde oluşan kuvvetin çok büyük bir kısmı yana doğru etki yapar. Ancak küçük bir kısmı ilerleme yönündedir. Bu yana etki yapan kuvvet, teknelerimizdeki salma ile en az seviyeye indirilir ve yelkenlilerin rüzgara en küçük 45 derece açı ile emilmesini sağlar.