İvmelenen aracın burnunun yukarı çıkmasının nedeni nedir?

Question

Soru 1: (basit) Çogumuzun dikkat ettiği bu durum neden kaynaklanır?

Soru 2: (orta) Aşağıda simgelenen bot durumunda da aynı olay dikkatimizi çeker. Ancak, arabanın hızı sabit olduğunda burnun havaya kalkması gerçekleşmez buna rağmen hızı sabitleşen bot için burnun havaya kalkması sürer, peki bu neden kaynaklanır? Araba hızı sabitken burnu kalkmıyor da, botda neden bu durum gözleniyor.

Comments

Sekiller guzelmis, sen mi cizdin? 

---

Resim hocamıza çizdirdim, emrah hocaya, belki tanırsınız, o da otdüde.

Answer 1

1-)bu durum artık sadece motorlarda ve eski model arabalarda oluyor çünkü olayın oluş sebebi eski arabalarn arka çekişli olması. Arka teker motora zincirle bağlı, ön teker serbest olduğu için ivmelenme durumunda arka teker menteşe gibi davranır, eylemsizlik etkisiyle arabanın önü kalkar. Hatta tork gücü daha yüksek olduğu için geriye aşmasın diye traktörlerin önüne levha şeklinde ağırlıklar takılır. 

2-)bu durumun oluştuğu sürat tekneri tekneleri,sandallar vs. de ise durumun sürekliliğinin sebebi hem ağırlık merkezinin hem de motorun kıç tarafta olması böylece ön kalkmış durum teknenin zaten doğal denge konumu olmuş oluyor. Arabalardaki çelikten kasanın torku ivmelenme geçince arabayı denge konumuna getirebilirken genellikle şişme, tahta, veya plastikten yapılan tekneler,botlar düz duruma gelemezler

Comments

1. cevap için yeni arabalar da arka çekişli, evet bu durumun nedeni arkadan çekiş(eğer araba düz gidiyorsa, çünkü geriye giderken bu durumu yaşamak için önden çekişli araba gerek) eski ve yeni ile alakasını göremiyorum, tabi ivmelenirken bu öne kalkmayı azaltmak için jiroskop, yanlara titreşim, motorun konumu ve çalışma yönü gibi durumlar ayarlanabilir...

2. cevap için şu kabule gerek yok "hem ağırlık merkezinin hem de motorun kıç tarafta olması " bu kabul dogru olsa bile, sorunun asıl nedenı bu degıl. ağırlık merkezi ortada da olabilir (yatay eksen için) Ayrıca dogal denge durumu o olsaydı tekne limanda beklerken de o durumda olmalıydı ama düz duruyor.

Ayrıca "Arabalardaki çelikten kasanın torku ivmelenme geçince arabayı denge konumuna getirebilirken genellikle şişme, tahta, veya plastikten yapılan tekneler,botlar düz duruma gelemezler"  burada arabaların hızı sabitleşince denge konumuna gelmesi, yapısı ile alakalı değil üzerindeki net tork ile alakalı.

2. soru için ipucu: tork yönü ve uzaklığını iyice inceleyiniz. 

---

  Limanda beklerken dengede durmasının sebebini "üzerinde o sırada insan olmadığı için yeterince ağırlık oluşmaması" diyerek cevaplamak isterdim ama sadece zodiac botlarda bu durumu açıklamaya yeteceği için genel bir yargı olmazdı, o yüzden yazdıklarımı geri çekiyorum. Motorlu teknelerin çalışma prensibi, kabaca altındaki suyu geri itmeye çalışmak olduğundan yola çıkarak bernoulli ilkesiyle bağdaştırmayı denedim ama çok da ilerleyemedim.

 Galiba sürekliliğin sebebi arabada ilerlemeyi sağlayan tekerler aks mili sayesinde arabanın duruşundan bağımsız olarak daima aynı yönde kuvvet uygularken tekne motorlarında teknenin suya göre duruşu değiştikçe tekne motorunun da suya göre duruşu değişmektedir. Yani sadece $-x$ yönünde kuvvet uygulanması hedeflenen motor teknenin önü kalkınca artık hem $-x$ hem de $-y$ yönünde kuvvet uygulalamaya başlamıştır. $-x$ yönündeki bileşkesi tekneyi ileri taşırken $-y$ yönündeki bileşkesi gövdenin torkunu dengeler diye düşünüyorum

Answer 2

$1)$ numaralı durum için basit bir cevap var: Açısal momentum korunumu. Tekerlerin dönmesinden doğan açısal momentum vektörü $L$'ye tekerlerle aynı eksende ve $L$'ye zıt yönde bir açısal momentum oluşur ki bunun kaynağı da aracın gövdesinin kendisidir. Yani tekerler saat yönünde dönüyorken araba da aynı eksende saatin tersi yönünde dönmek isteyecektir. Ek olarak araç yerçekimsiz bir ortamda olsa ve gaza basılsa tekerlerle birlikte araba da fırıl fırıl dönecekti.

$2)$ numaralı durum için olayı akışkanlar mekaniği ile açıklamak gerekir. Burada da $1)$ numaralı durumdaki açısal momentumlarla ilgili temel prensiplerin akışkanlar mekaniği versiyonları kullanılarak açıklama getirilebilir. Öyle ki bir uçağın kanatlarını havalandıran kuvvet ne ise burada teknenin burnunu havalandıran kuvvet de o olmalı. Tek fark, akışkanımız burada su.