Tüyler Üzerinde Uçan Tren

____________________________________________________________________

Alyuvarların damarlarda ve kayakçının kar üzerinde ilerlemesi gibi, trenlerin “kuş tüyünden” bir ray üzerinde gitmesi mümkün olacak.

Trenler, alyuvarlar ve kayak yapmanın arasında ne gibi bir ortak nokta olabilir sizce? Vücutta kanın akışından ve bir kayakçının deneyimlerinden öğrendikleri derslere dayanarak yeni bir tren rayı geliştirme umudu olan bilimadamlarına göre, düşüneceklerinizden daha fazlası olabilir. New York Şehir Koleji’nden Sheldon Weinbaum ve arkadaşları, Phys. Rev. Lett. 93 194501’de çıkan makalelerinde, kaz tüylerinden yapılmış bir rayın hareketli bir trenin ağırlığını kaldırabileceğini iddia etmekteler.

Alyuvarların kılcallardan geçerken yaşadıkları kaldırma kuvveti, bir kayakçının yaşadığına benzerdir, burada alyuvar ile kayakçının ağırlıkları arasındaki farkın 1015 olması bile bunu değiştirmez. Kayakçı için, kayağın altında sıkışmış bulunan mikrometre kalınlığındaki bir akışkan filmiyle, itme/sürükleme kuvveti azalmaktadır.

Benzer şekilde, alyuvardaki sürüklenme kuvveti de azalmaktadır, burada, ince bir akışkan filminin kan damarının endotel yüzey tabakaları ile hücre arasına sıkışması söz konusudur. Ancak, New York’taki bu araştırma grubu, kan damarının için veya yumuşak kar gibi yumuşak gözenekli malzemelerin, klasik kaydırma teorisinin öngördüğünden bir milyon kere daha büyük kaldırma kuvvetleri oluşturabildiğini bulmuştur.

Kayak esnasında oluşan basıncı ölçmek için, Weinbaum ve arkadaşları hareket eden bir kayağın uğradığı dinamik kuvvetleri temsil edebilecek piston silindirli bir cihaz kullanmıştır (yukarıdaki şekil). Karda hapsedilen havanın, kolaylıkla 70 kilogramlık bir kayakçıyı kaldırabileceğini hesaplayan ekip, 5000 santimetre karelik yüzey alanına sahip bir kayağın altındaki gözenek basıncının yaklaşık 1,4 kilopaskal düzeyinde olduğunu da bulmuştur.

50 tonluk yüksek hızlı bir tren durumunda, elde edilen bu sonuçlar uyarlandığı zaman, Weinbaum ve ekibi 9,8 kilopaskal’lık gözenek basıncının, 25 metre uzunluğunda ve 2 metre genişliğinde bir treni kaldırabileceğini hesaplamıştır. Araştırmacılara göre, geçirgenliği 10-8 metrekare veya daha küçük olan gözenekli bir malzemeyle (örneğin bir kaz tüyü), hareketli bir trenin ağırlığını kaldırabilecek bir ray yapılabilmesi mümkündür (İkinci şekil).

Weinbaum, “Çalışmamız havayla veya suyla dolmuş yumuşak gözenekli tabakaların klasik kaydırma teorisinin tahminlerinden bir milyon kat daha fazla kaldırma kuvveti üretebileceğini gösterdi” diyerek, “kuştüyünden yapılmış bir yatak kadar yumuşak birşey üzerine bir tren katarını kaldırabiliriz” diye devam etmiştir. Her ne kadar, kaz tüyü pratik uygulamalar için çok pahalı ise de, araştırmacılar karşılaştırılabilir mekanik özelliklere sahip pek çok sentetik lif olduğuna işaret etmektedir.

Bilim adamları, kan akışından kayak yapma fikrini esinlediklerini ve fütüristik tren yolu örneğine tasarımının yeniliğinden dolayı uyguladıklarını belirtmiştir, ancak temel kavramların bağlantılar ve kaydırma içeren herhangi bir uygulamada yararlı olabileceği üzerinde israrla durmaktadır.

Kaynak : www.physicsweb.com