← Ana Sayfa

🌊 Sürüklenme (Drag)

Akışkan Direnci Nedir? (Drag / Fluid Resistance)

Havada veya suda hareket ettiğinizde bir direnç hissedersiniz. Bu direnç, akışkanın (hava, su, vb.) harekete karşı uyguladığı kuvvettir.

Buna sürüklenme kuvveti (drag force) veya akışkan direnci (fluid resistance) denir. Sürtünmeye benzer ama önemli bir farkı var: hızın karesiyle orantılı!

Sürüklenme kuvveti
Şekil 2.4: Akışkan içinde hareket eden nesneye etki eden sürüklenme kuvveti

💡 Gerçek Hayat Örnekleri

  • Paraşüt: Büyük yüzey alanı = büyük direnç → yavaş iniş
  • Yüzücü: Suyun direnciyle mücadele eder
  • Araba: Hızlı giderken daha fazla yakıt harcar (hava direnci)

Sürüklenme Formülü

F⃗d = -½ × ρ × v² × A × Cd × v̂
Sürüklenme kuvveti (tam formül - vektör)

Bu formül gerçek fizik için. Simülasyonlarımız için basitleştirelim:

F⃗d = -c × v² × v̂
Basitleştirilmiş: Sürüklenme (vektör) = -(katsayı) × (hız²) × (hız birim vektörü)

Formülün Parçaları

c (katsayı)
Sürüklenme katsayısı. Akışkanın yoğunluğu, nesnenin şekli ve yüzey alanını temsil eder. Su için büyük, hava için küçük.
v² (hız karesi)
Kritik fark! Sürtünmede hız birinci dereceden, sürüklenmede hızın karesi. Hız 2 katına çıkarsa, direnç 4 kat artar!
-v̂ (ters yön)
Sürtünme gibi, harekete karşı yönde etki eder.

⚠️ v² Neden Önemli?

Araba 60 km/s'den 120 km/s'ye çıktığında, hava direnci 4 KAT artar! Bu yüzden yüksek hızlarda yakıt tüketimi çok artar.

Sürüklenmeyi Kodla Uygulama

// Sürüklenme kuvveti hesaplama

// 1. Sürüklenme katsayısı (akışkana göre değişir)
let c = 0.1;

// 2. Hızın büyüklüğü (magnitude)
let speed = this.velocity.mag();

// 3. Sürüklenme büyüklüğü = c × v²
let dragMagnitude = c * speed * speed;

// 4. Hız yönünün kopyasını al
let drag = this.velocity.copy();

// 5. Birim vektör yap
drag.normalize();

// 6. Ters yöne çevir
drag.mult(-1);

// 7. Büyüklük uygula
drag.mult(dragMagnitude);

// 8. Kuvveti uygula
this.applyForce(drag);

Sürtünme koduna çok benziyor! Tek fark speed * speed (hızın karesi).

Örnek: Su İçinde Top

Bir topu suyun içine bırakalım. Su yoğun bir akışkan olduğu için güçlü sürüklenme kuvveti uygular.

Kodun Açıklaması:

Liquid sınıfı
Sıvıyı temsil eden bir sınıf. Konumu, boyutu ve sürüklenme katsayısını tutar.
contains()
Mover sıvının içinde mi kontrol eder. İçindeyse sürüklenme uygulanır.
calculateDrag()
Sürüklenme kuvvetini hesaplar ve döndürür. Mover'ın hızına göre hesaplanır.

🔬 Deneyin:

  1. Topu suyun içinde gözlemleyin. Havada vs suda nasıl hareket ediyor?
  2. liquid.js Satır 5: c = 0.5 yapın. Daha yoğun sıvı (bal gibi) - çok yavaşlar
  3. liquid.js Satır 5: c = 0.01 yapın. Çok seyrek sıvı (hava gibi) - az etki

Örnek: Birden Fazla Top

Farklı kütlelerde topları suya bırakalım. Sürüklenme küçük nesneleri daha çok mu etkiler, büyük nesneleri mi?

Gözlemler:

Hız farkı
Ağır toplar suda daha az yavaşlar çünkü momentumları (kütle × hız) daha büyük.
Terminal hız
Bir süre sonra tüm toplar sabit hıza ulaşır (yerçekimi = sürüklenme). Buna "terminal velocity" denir.

🔬 Deneyin:

  1. Mouse'a tıklayarak topları sıfırlayın ve tekrar izleyin.
  2. Hangi toplar daha hızlı düşüyor? Neden?
  3. Suyun yüksekliğini değiştirin: new Liquid(0, height/4, ...)

Terminal Hız

Serbest düşen bir nesne sonsuza kadar hızlanmaz. Bir noktada sürüklenme kuvveti = yerçekimi kuvveti olur ve hız sabitlenir.

Fyerçekimi = Fsürüklenme
Bu noktada ivme = 0, hız sabit kalır

🪂 Paraşütçüler ve Terminal Hız

Bir insanın terminal hızı yaklaşık 200 km/s. Paraşüt açılınca yüzey alanı artar, sürüklenme artar ve terminal hız ~20 km/s'ye düşer!

Sürtünme vs Sürüklenme: Karşılaştırma

Özellik Sürtünme Sürüklenme
Ortam Katı yüzey Akışkan (hava, su)
Formül F ∝ μ (sabit) F ∝ v² (hız karesi)
Hız etkisi Hızdan bağımsız Hızla dramatik artar
Örnek Kutu yerde kayıyor Top suda batıyor

📝 Bu Bölümün Özeti