Bilim-TeknolojiYazılar

Fizik Sular Altında

 

Genellikle insanoğlu bilinmeyenden korkar. Suların derinliklerinde neler oluyor, canlılar yaşamlarını nasıl sürdürüyor veya insanlar suyun altında nasıl duruyor? Buna benzer birçok düşünceyle endişeleniyor, hatta cevabını bilmediğimiz bu sorular yüzünden denize girmeye çekiniyoruz. Fizik bilimi ise çekincelerimizden kurtulmak, soruları cevaplamak, olabilecek kazalardan korunmak hatta yararımıza kullanmak gibi konularda bizlere rehberlik ediyor.  Bu haftaki yazımızda bir dalgıç su altında neler yapıyor, nelere şahit oluyor ve fizik biliminden nasıl faydalanıyor bunları inceleyeceğiz.

Öncelikle suyun üzerinde nasıl duruyoruz bunu suyun kaldırma kuvveti ilkesiyle açıklayalım.  Su içerisine konan bir cisim batabilir, yüzebilir veya su içinde dengede kalabilir. Bu durum cismin özkütlesine bağlıdır ve ağırlığı ile doğru orantılıdır. Eğer cismin özkütlesi suyun özkütlesinden küçük ise cisim yüzer, eşit ise su içinde dengede kalır, büyük ise batar. Suya girdiğimizde yüzeyde kalmamızın sebebi de insan vücudunun özkütlesinin suyun özkütlesinden daha küçük olmasıdır. Dalgıçlar suyun derinliklerine doğru ilerleyebilmek için özkütlesi suyun özkütlesinden büyük ağırlıklar kullanırlar. Bu ağırlıklar dalgıcın batmasını sağlar. Dibe çöküp orada kalmamak içinse farklı bir fizik bilgisi kullanılır. Kaldırma kuvveti, suyun yoğunluğuyla hacmimizin çarpımına eşittir. Öyleyse hacmimizi değiştirip etkiyen kaldırma kuvvetini azaltabiliriz. Bunun için dalış yeleği adında bir malzeme kullanılır. Böylelikle ağırlığı ve kaldırma kuvvetini birbirine eşitler su içinde rahatça dengede kalabiliriz.

Derinlere indikçe karşılaşılan bir diğer durum da basınçtır. Birim yüzey alanına etki eden kuvvet olarak tanımlanır. Yeryüzünde ve deniz altında atmosfer basıncı olarak karşımıza çıkar. Bir atmosfer basıncı (1 atm) dediğimiz kuvvet deniz seviyesindeki bir santimetrekarelik alana bir kilogramlık bası uygular. Yani omuzlarımızın ve başımızın üstünde kilolarca atmosfer basıncı taşırız. Su havaya göre daha yoğun bir ortam olduğundan her 10 metre derinliğe inildiğinde 1 atm basınç daha artar. Örneklendirecek olursak 10 metre derinliğindeki bir dalgıcın üzerindeki atmosfer basıncı 2 atm dir. 20 metrede 3 atm şeklinde devam eder. Bu basınç arttıkça vücudumuz bazı tepkiler gösterir. Su yüzeyinde derin bir nefes alıp 10 metreye serbest dalış yapan bir dalgıcın ciğerindeki hava 10 metreye ulaştığında yüzeydeki hacminin yarısına inmiştir. Çünkü üzerindeki atmosfer basıncı 2 katına çıkmıştır. Tüple dalış yapan biri için ise durum epey farklıdır. 10 metre derinlikte hacmi yarıya düşmüş ciğeri hava ile doldurduğunda yüzeydekinin iki katı daha hava birikir. Ve yüzeye çıktıkça ciğerin hacmi de genişleyeceğinden vücut zarar görebilir. Bu sebeple dalış süresince nefes tutmamak ve yüzeye çıkarken sürekli nefes vermek gereklidir.

Gelelim kullanılan dalış tüplerinin içindeki maddelere, oksijen ve oksijeni sulandırmak için çoğunluğu azot olan bazı gazlar kullanılır. Genellikle 30 metreyi aşan dalışlarda azot yerine helyum gazı tercih edilir. Bunun sebebi aşırı azot miktarından dolayı yaşanan derinlik sarhoşluğudur. Bu durum dalgıçta görsel ve işitsel uyarılarda zayıflama, algıda güçlük, aşırı gülme isteği veya yön duygusunu kaybetme gibi olaylara sebep olur. Bunun dışında suyun derinliklerinde yüksek basınç altındayken, hızlı bir biçimde deniz yüzeyine doğru aldığımız yol ise halk arasında vurgun diye tabir edilen duruma yol açar.

Su altında ışığı incelediğimizde de fizik biliminden epey faydalanacağız. Örneğin bir ışık farklı yoğunluklardaki ortamlara geçtikçe kırılmaya uğrar, tıpkı çay bardağına koyduğumuz kaşığın çayın içinde farklı konumda gözükmesi gibi. Bu kırılmadan kaynaklı su altındaki canlılarda olduğu konumdan daha yakın veya daha uzak görülebilir. Görüntünün değişmesi ışığın sudan ve dalgıcın gözündeki maskenin içindeki havadan geçerken de kırılmaya uğramasından dolayıdır. Gözün içindeki madde ile suyun kırılma özellikleri benzer olduğundan su altında net görüş neredeyse imkansızdır.

Su altındaki renkleri inceleyecek olursak, bilmemiz gereken en önemli bilgi ışığın suyun derinliklerine indikçe emilmesidir. Berrak bir suda beyaz ışığı oluşturan kırmızı, turuncu, sarı, yeşil, mavi ve mor renkleri sırasıyla yok olur. Diğer bir deyişle bu renkler farklı derinliklerde görünmemeye başlarlar. Fakat bu sıralamayı değiştiren bazı durumlar vardır. Örneğin planktonlar mor ve mavi ışığı emdiğinden ışığın son ulaştığı derinliklerde sarı ve yeşil ışık görünür.

Su altında ısı iletkenliği de dalgıçlar için önemli bir durumdur. Isı transferi sıcaklıkları birbirinden farklı olan iki madde arasında gerçekleşir. Ve sıcak bölgeden soğuk bölgeye doğru iletilir. 36 dereceden daha düşük bir ortamda olduğumuzda ısı vücudumuzdan dışarı doğru iletilir ve ısı kaybederiz. Vücudumuzda ısı kaybettikçe daha fazla ısı üretmeye çalışır. Dış ortam daha soğuk olduğundan ısı sürekli vücuttan suya doğru aktarılır. Bu durum üşüme hissini geciktiren bir durumdur.  Bu sebeple vücudumuz su içinde havada olduğunun 25 katı daha hızlı ısı kaybeder. Bu durumdan korunmak için çeşitli dalış elbiseleri kullanmak gereklidir.

Fizik hayatımızın her anında içinde bulunduğumuz durumları açıklamaya çalışan bir bilim dalıdır. Genellikle akıllarda bitmeyen hesaplamalar oluşsa da, farkında olmadan hayatımızın tam merkezindedir. Su altında fizik nasıl karşımıza çıktı bunları inceledik. Bir sonraki hafta görüşmek dileğiyle fizikle kalın, hoşçakalın.

 

Banu Kevser AKÇAY

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Başa dön tuşu