ATABB

Oğuzboyu

Eylemsizlik yolculuğu 1
Açık denizde yol alan bir geminin yerini belirlemenin birçok yöntemi vardır. Bunlardan en kolayı, yıldızları gözlemektir. Ufka göre yıldızların yerleri, onların gözlendiği noktanın yeryüzündeki konumunu bulmayı sağlar. Daha sonra, yıldızlar bulutlarla örtüldüğünde, geminin yeni konumunu hesaplamak için ekstrapolasyon yapılabilir. Böyle bir ekstrapolasyon, yalnızca bir pusula ve gemi hızım ölçmeye yarayan bir araç gerektirir. Denizci, bilinen en son konumu haritasında işaretler, pusulaya göre hareket yönünü çizer ve son noktadan başlanarak geçen zaman ile gemi hızının çarpımından elde edilen uzaklığı kaydeder.
Bu işlemlerden elde edilen sonuçlar her zaman kesin değildir. Rüzgâr ve akıntının etkisi hesaba katılmamıştır ve doğru olarak kestirilmesi de güçtür. Sonuç olarak, bu gökbilimsel gözlem yöntemi ve parakete hesabına, o nokta için tüm hava bilgilerini güvenilir olarak veren modern teknolojinin daha duyarlı denizcilik araçları eklenmiştir. Böyle bir yöntemde, deniz ve havada baştan sona radyo ve radar istasyonları kullanılır. Bu tür yolculukta geminin konumunu işaretlemek için, onu belirleyen yüzey başvuru (referans) noktalarının kullanılması gereklidir.
BAŞVURU NOKTASIZ YOLCULUK
Dışla ilgili başvuru noktalarının kullanılamadığı durumlar vardır. Askeri görev yüklenmiş bir uçak, yerini belirlemek için her zaman radyo bilgilerine güvenemez. Gökbilim gözlemleri de, güvenilir değildir. Uçuşun kötü görüş koşullarında gerçekleştirilmesi gerekebilir. Askeri uçağın hızı yanında, gözlem ve hesapların yapılma hızı, uçağın konumunu saptamak için bu bilgilerden yararlanılamayacak kadar yavaş kalır. Böyle bir uçağın pilotu, dümdüz bir uçuş yaparken pusula ve takometre (gemideki hız ve uzaklık ölçen paraketeye karşılık) ile yerini belirleyebilir; ama böyle bir sisteme, manevra yaptığı anda güvenemez.
Dalış yapmış bir denizaltıda, bir uzay aracında, bir füzede yada yörüngedeki bir yapma uyduda, yerdeki gözlem istasyonlarından bağımsız olarak anında konumlarının belirlenmesini sağlayacak yetenekte yolculuk sistemi gereklidir. Bu tür gereksinmeleri yanıtlayan sisteme, eylemsizlik sistemi adı verilir. Burada eylemsizlik kavramı, gemi paraketesi yada uçak takometresi gibi çevredeki maddelerden hız ve yön belirlemesi yapan araçlardan yararlanılmaksızın, bu bilgilerin sağlanması anlamında kullanılmaktadır.
NEWTON YASALARI
Newton’un ikinci yasası matematik olarak F=m.a biçiminde gösterilir; burada F, cismin üstüne etki eden kuvvet, m cismin kütlesi, a da cismin kazandığı ivmedir. Buradan, cismin üstüne hiçbir kuvvet etki etmiyorsa (F sıfırsa,) ivmenin de sıfır olduğu çıkar. Dış bir kuvvet yoksa, buna göre cisim yolunu, değişmez bir hızla sürdürür. Bu önemli sonuç, Newton’un birinci yasası olarak bilinenden bağımsız olarak ortaya konmuştur. Duran bir cisim durumunu korur; hareket halindeki bir cisim dış bir kuvvet etki etmedikçe değişmez bir hızla doğrusal hareketini sürdürür. Bunu şöyle bir örnekle gösterebiliriz: Ucuna 1 kg’lık bir kütlenin asıldığı telden oluşan bir sarkaç, saniyede 1 km/saatlik bir ivme ile giden bir taşıtın tavanına asılı olsun. Aracın bu ivmeli hareketinde, sarkaç düşey doğrultusundan daha geride kalır. Bu olayın Newton yasalarına uygulanması, geri kalma miktarının, taşıtın ivmesiyle orantılı olduğu gerçeğini ortaya koyar.
Fransız matematikçisi Jean Le Rond’d'Alembert, bu geri itilmenin “eylemsizlik kuvveti” adı verilen ve aracın ivmesinin ters yönünde oluşan bir kuvvet tarafından oluşturulduğunu göstermiştir. Anlatılan bu örnekte, kuvvet sıfıra eşittir.
HIZ BELİRLENMESİ
Az önce verilen örnekteki hareketli taşıtın ivmesi, anlatılan işlemlerin tersine çevrilmesiyle, yani sarkacın hareketinden başlanıp taşıtın içinde oluşan kuvvetlerin bir ölçümüne gidilerek hesaplanabilir. Bu, dümdüz bir ray üstünde hareketsiz duran bir trenin göz önüne alınmasıyla açıklanabilir. Bir gözlemci, önüne eğim açısını ölçmeyi sağlayacak bir açıölçer yerleştirilmiş bir sarkacın yanında durur. Tren harekete geçtiğinde sarkaç geriye yatar. Sözgelimi, tren hareket etsin ve eğim açısı her saniye için 1 m/sn’lik bir ivme göstersin ve bu durum 10 saniye sürmüş olsun; bu sürenin sonunda, tren yolunu izlesin, ama yarım saat içinde başka bir ivme almasın. Bu durumda, alınan yol aşağıdaki gibi hesaplanır.
10 saniye süre ile tren hızını her saniyede 1 m/sn artırmaktadır. 10 saniye sonra hız 10 m/sn (yada 36 km/saat) olur. Bu hız ile bir sonraki yarım saatte alınan yol 18 km’dir. Burada sarkaç, ilkel bir eylemsiz yolculuk sistemi olarak kullanılmıştır.
Böyle yalın bir sistemde yanlışlar olabilir. Rayların düzensizliklerinin yol açtığı sallanmalar (yada örnek gemi olunca dalgaların hareketi) ölçülerin güvenilirliğini bozar. Geçen zamanın hesaplanması yada işlemlerde sayıların yaklaşık değerlerinin alınması, yanlışlara yol açabilir. Ama bunların tümü düzeltilebilir.
İKİ BOYUTTA EYLEMSİZLİK YOLCULUĞU
Bir denizaltı yada uçağın, yükseklik yada derinlik ölçmek için bir eylemsizlik sistemi kullanmasına gerek yoktur. Herkesin bildiği sıradan aygıtlar, düşey doğrultudaki bu tür ölçüleri verirler. Ama bu taşıtların yatay konumlarında, daha ilgi çekici sorunlar ortaya çıkar. Böyle bir araçla, sürücü, hareket ettiği noktanın yada hedefinin koordinatlarını, kaydedebilir ve aradaki her noktanın koordinatını okuyabilir.
Araç, yatay durumda tutulan ve bir cayroskop üçlüsü tarafından değişmez bir doğrultuya yöneltilmiş bir platform içerir. Platformun yönleri, bir pusula kadranıyla, üstünde işaretlenmiştir. İvme ölçen iki aygıt platformun üstüne yerleştirilmiş ve bir önceki tren ivmesi ölçümü örneğinde betimlendiği gibi, resimde iki sarkaç olarak gösterilmiştir. Sarkaçlardan biri Kuzey-Güney, öteki de Doğu-Batı yönündeki ivmeleri ölçmek için düzenlenmiştir. Elde edilen ivme değerleri yardımıyla aşılan uzaklığı ve hızı hesaplamak için bir bilgisayar kullanılmaktadır. Sarkaçların dönme açıları, özel araçlarla elektrik uyarılarına, bunlar da bilgisayarlar tarafından ivme değerlerine dönüştürülür. Bilgisayarın ivmenin ne zaman gerçekleştiğini bilmesi gereklidir; bu sayılar, elektrikli kronometre yardımıyla elde edilir.
Bilgisayar, hesaplarını trenin hız ve ivmesinin ölçümünde betimlendiği gibi yapar. İvmeleri, son hıza erişilinceye kadar toplar. Sonra bu hızın, sürdüğü süreyle çarpılması aşılan yolu verir. Çok kısa zaman aralıkları içinde gerçekleşen ivme değişmeleri dikkate alınarak bu hesapların binlercesi her saniye yapılabilir. Sonunda bilgisayar, iki dizi nümeratörü (saylandırıcı) harekete geçirir. Sürücü başlangıç konumu ile hedefine ilişkin koordinatları, resmin dip bölümünde gösterilen aygıtın alt ve üst nümaratörüne yerleştirerek işe başlar. Ortadaki, başlangıç koordinatlarına aşılan yolu da katarak sürücüye o andaki konumu veren nümeratördür. Böylece, gemi yada uçağın herhangi bir andaki yeri okunabilecektir.

TRessam

Ansiklopedik bilgiler için teşekkürler.

__________________
Birleşmek başlangıçtır,
Birliği sürdürmek gelişmedir,
Birlikte çalışmak başarıdır.