26/8/2008 - Paratoner'in İcadı

XVIII. yüzyılın en gözde buluşlarından biri, Leiden şişesidir. Alman E.G. von Kleist ile Leiden (Hollanda'da bir kent) Üniversitesi matematik profesörlerinden Pieter van Musschenbroek'in 1745 ve 1746'da birbirlerinden bağımsız olarak buldukları bu aygıt, içine metal bir çubuk batırılmış su dolu bir cam şişeden oluşuyordu. Cam şişenin izolatör rolü gördüğü tarihteki bu ilk kondansatör, elektriği depolanarak çeşitli deneylerde bir kaynak olarak kullanılabilmesine olanak sağlıyordu.

Leiden şişesinin bulunmasının ardından elektriğin iletimine ilişkin deneyler arttı. Fransa'da yapılan bir deneyde Leiden şişesindeki elektrik 4 km. uzaklığa iletildi. Öte yandan elektriğin iletilebilir olması, onun hızının ne olduğunun merak edilmesine yol açtı. Fransa'da ve İngiltere'de elektriğin hzını ölçme deneyleri yapıldı. Bu deneylerin sonucunda elektriğin aynı anda kilometrelerce öteye ulaştığı düşüncesinden öteye gidilemedi.

Elektrik yüklerinin artı ve eksi olarak belirlenip adlandırılmasını sağlayan Benjamin Franklin (1706 - 1790)'dir. Franklin, yaptığı çeşitli deneylerin sonucunda elektriğin belirli ortamlarda fazla veya eksik ölçülerde bulunabilen bir sıvı olduğu görüşüne vardı. Her ikisinde de elektrik eksikliği ya da fazlalığı bulunan cisimlerin birbirini ittiğini, birinde eksiklik diğerinde fazlalık olan cisimlerin ise birbirlerini çektiğini ileri sürdü. Fazlalığı artı elektrik, eksikliği ise eksi elektrik olarak adlandırdı.

Leiden şişesiyle ilgili deneyleri de sürdüren Franklin, Leiden şişesinden boşalan elektriğin oluşturduğu çatırtılar ve kıvılcımlar ile fırtınalı havalardaki gök gürültüsü ve şimşek arasında bir ilişki olması gerektiğini düşündü ve 1752'de, fırtınalı bir havada uçurduğu bir uçurtma ile bir Leiden şişesini yüklemeyi başardı. Franklin'in bu deneyden pratik yararlar elde etme yönündeki girişimleri paratonerin bulunmasına giden yolu açtı. Bu nedenle, yıldırıma karşı bir korunma aracı olarak kullanılan ve toprağa bağlı bir metal çubuktan ibaret olan paratonerin gerçek yaratıcısı Franklin'dir. 1782 yılında Amerika'nın Philadelphia kentinde paratoner kullanan konut sayısı 400'ü geçiyordu.

18/11/2006 - Performans Analizi icin iki aracin karsilastirilmasi

(tamami alintidir, quarters)

Performans analizini yapabilmek için öncelikle iki taşıtın kısa spesifikasyonlarından yola çıkılarak yaklaşık güç ve tork eğrilerinin matematiksel ifadeleri elde edilip bunların grafikleri çizilidi. (Şekil 6.1, 6.2). Daha sonra elde edilen bu ifadedeki motor devri 3.16 nolu denklem kullanılarak taşıt hızına ve viteslere göre taşıtın ürettiği güç ve tekerleklerdeki net çeki kuvvetinin hesapları yapılıp grafikleri çizildi. (Şekil 6.3, 6.4, 6.5, 6.6).

Taşıtın üzerine etkiyen hareket dirençlerinin hesabındada aynı prosedürler izlenerek bu direnç kuvvetlerinin ve direnç güçlerinin taşıt hızına göre nasıl değiştiği grafikler halinde gösterilmiştir. (Şekil 6.7, 6.8, 6.9, 6.10). Yokuş direnci incelenirken ayrı bir yol izlenmiştir. Bunun sebebi yokuş direnci taşıt hızına göre değil çevre şartlarına göre değişen bir direnç olmasından dolayıdır. Bu nedenden dolayı yokuş direnç kuvveti ve gücü %5, %10, %15, %20, %30 yol eğimlerine göre ayrı ayrı hesaplanarak grafiklenmiştir.

Tüm bu direnç kuvvetlerinin taşıt performansına nasıl bir etki yaptığını göstermek amacıyla taşıtın sağladığı toplam çeki kuvveti ve taşıt gücü ile direnç kuvvetleri ve direnç güçleri aynı eksen takımı üzerinde çizilerek sonrasında açıklamalar yapılmıştır (Şekil 6.11, 6.12, 6.13, 6.14).

Tablo 6.1: Opel Astra Sportive ve Alfa Romeo 156T 2.0’ın teknik özellikleri.

Otomobillerin Maksimum Hızlarının Hesabı

Taşıtların erişebildikleri hız için iki kısıtlama vardır. Bu kısıtlamalardan birincisi mekanik sınır olarak adlandırılan; motorun yapabileceği maksimum devir sayısına bağlı maksimum hız, diğeride güç sınırı olarak adlandırılan; taşıtın üretebildiği gücün sağladığı maksimum hızdır. Taşıtın maksimum hızı bu iki kısıtlamaya göre hesaplanan hızın küçük olanıdır.

a) Mekanik sınıra göre maksimum hız:

(km/sa) [6.1] ise

Opel Astra Sportive için maksimum hız:

km/sa

Alfa Romeo 156T için maksimum hız:

km/sa

b) Güçle sınırlı maksimum hız:

Bu hıza toplam direnç gücünün maksimum güce eşit olduğu zaman erişilir. Bu durumda:

F_n=0 ª F_n=m_eţ.a=0 ª a=0 ª V=V_Maks olur.

[4.13]

olur.

Bu noktayı analitik olarak bulmak oldukça meşakkatli bir iştir. Bu işlem için daha kolay bir yol ise toplam direnç güçleri ile taşıt gücünü aynı eksen takımında çizerek en büyük viteste kesiştikleri noktayı maksimum hız olarak tespit etmektir. Maksimum hız düz yolda gerçekleştirildiği için sadece kaçınılmaz direnç kuvvetleri olan yuvarlanma ve aerodinamik dirençlerin toplamı göze alınmalıdır.

Buna göre Şekil 6.13 ve Şekil 6.14’e bakıldığında Opel Astra Sportive için kesişme 206 km/sa hızda, Alfa Romeo 156T için kesişme 218 km/sa hızda gerçekleşmektedir. Bu değerler taşıt kataloğunda verilen değerlerle karşılaştırılabilir. (bkz. Tablo 6.1).

İki sınırlama karışılaştırıldığında taşıtın hareket dirençleri karışısındaki gücü mekanik sınıra varmadan tükenmektedir. Buna göre taşıtların maksimum hızları güç ile sınırlıdır.

Otomobillerin İvme Performansları

taşıtıtın ürettiği net kuvvet;

olarak bulunmuştu. Eğer bu net çeki kuvvetinden taşıtın aynı hızında meydana gelen direnç kuvvetleri çıkarıldığında taşıtın belirtilen hızdaki net çeki kuvveti bulunmuş olur. Bu net kuvvet taşıtı ivmelendirmek için kullanılan kuvvettir.

[6.2]

Bu eşitlikte F_t yerine denklemdeki şekli konup hızın bir polinomu şeklinde yazıldığında;

[6.3]

elde edilir. Bu ifadenin integrali alındığında taşıtın hızlanma için harcadığı süre hesaplanabilir. Şekil 6.15 ve 6.16’da taşıtların ürettiği net kuvvetin zamana göre grafikleri görülmektedir.

Şekil 6.15: Opel Astra Sportive’nin ürettiği net kuvvet.

Şekil 6.16: Alfa Romeo 156’nın ürettiği net kuvvet.

Bu iki grafikte taşıtların en büyük viteslerinde ürettiği net kuvvetin sıfırlandığı nokta aynı zamanda ulaşabilecekleri maksimum hızıda göstermektedir.

Bu iki taşıtın her viteste ulaşabilecekleri maksimum ivmeyi bulmak için Newton’un ikinci kanunu uygulanırsa Tablo 6.2’deki sonuçlar elde edilir.

[6.4]

Tablo 6.2: İki otomobilin her vitesteki maksimum ivmeleri.

İki Otomobilin Tırmanma Yetenekleri

a) Adezyonla Sınırlı Eğim Kapasiteleri

önden çekişli taşıt için adezyonla sınırlı eğim kapasitesi;

[4.21]

Opel Astra için (adezyon sınırı 0,8):

eğim

Alfa Romeo için (adezyon sınırı 0,8):

eğim

b) Güçle Sınırlı Eğim Kapasiteleri:

güçle sınırlı eğim kapasiteleri;

[4.32]

Burada V hızı yerine maksimum tork noktasındaki taşıt hızı yazılır ise

Opel Astra için:

Alfa Romeo için: