Gemiler Nasıl Yüzüyor, Neden Batmıyor?

Gemiyi gören herkesin aklına gelen muhtemel sorulardan biri, “Gemiler nasıl oluyor da yüzüyor ve bu kadar ağır bir yapı nasıl oluyor da batmıyor?” olmuştur. Bu yazımızda, gemilerin nasıl yüzdüğünü ve neden batmadığını detaylarıyla birlikte inceleyeceğiz.

Arşimet Prensibi

Gemilerin yüzmesi ve batmaması, fiziksel prensiplere dayanır. Bu prensiplerden en önemlisi Arşimet prensibi olarak bilinen suyun kaldırma kuvvetidir.

Arşimet prensibi, Yunan matematikçi ve bilim insanı Arşimet tarafından keşfedilen temel bir fizik prensibidir. Prensip, sıvı içerisine batırılan bir cismin üzerine etki eden itme kuvvetinin, cismin sıvıya yerleşmiş olan kısmının hacmiyle doğru orantılı olduğunu ifade eder.

Arşimet prensibi bize şu formülleri verir:

Gemiler Nasıl Yüzüyor?

Arşimet prensibi, bir cismin suya batırıldığında, cismin üzerine etki eden kaldırma kuvvetinin, cismin yerine aldığı suyun ağırlığına eşit olduğunu belirtir. Yani, bir gemi suya batırıldığında, geminin yerine aldığı suyun ağırlığı kadar bir kaldırma kuvveti oluşur.

Yukarıdaki formülleri incelediğinizde, cisimlerin yüzebilmesi için özkütlelerinin küçük olması gerektiği görülmektedir. Peki nasıl oluyor da gemiler, çelik gibi suyun yoğunluğundan fazla olan malzemelerle yapılmasına rağmen batmıyor?

Sorumuzu biraz daha detaylandıralım; 4000 yolcu kapasiteli, brüt ağırlığı 128000 ton, yaklaşık 340 metre uzunlukta, 38 metre genişlikte, 8 metre yükseklikte ve yoğunluğu sudan kat kat fazla olan çelikten yapılmış “Disney Dream Cruise Gemisi” nasıl oluyor da batmıyor?

Evet, gemiler genellikle çelikten yapılır ve çelik, suyun yoğunluğundan daha fazla yoğunluğa sahip olduğu için batması beklenir. Hatta, çelik bir bilye suya bırakıldığında batacaktır.

Gemiler geniş gövdeleri ve oyuk yapısı sebebiyle içlerinde çok fazla hava barındıracak şekilde inşa edilirler. İçlerinde hava bulunduran büyük boşluklara sahip olmaları sayesinde, bir bütün halinde geminin toplam yoğunluğu, suyun yoğunluğundan daha düşük olur (d_hava + d_çelik < d_sıvı). Böylece gemilerin su yüzeyinde kalmaları sağlanmış olur.

Bir geminin batmaması için, geminin ağırlığının, geminin yerine aldığı suyun ağırlığından daha az olması gerekir. Bu durumda, gemi suya batmaz ve yüzer. Ancak, gemiye fazla yük yüklenirse veya gemi su alırsa, geminin ağırlığı artar ve gemi batmaya başlar.

Bu durumda, geminin yerine aldığı suyun ağırlığı, geminin ağırlığından daha az olur ve gemi batmaya başlar. Bu nedenle, gemilerin yük kapasitesi ve su geçirmezliği de, geminin batmaması adına bir hayli önemlidir.

Zaten gemilerin hasar aldığında batmasına yol açan sebep de havanın yerine geçen suyun, geminin toplam yoğunluğunu arttırmasıdır. Dolayısıyla, bunun önüne geçmek için gemi içine perde adı verilen su geçirmez bölmeler inşa edilir.

Bu perdeler sayesinde eğer bir bölge su almaya başlarsa toplam yoğunluğun gemiyi batıracak seviyeye ulaşması önlenmiş olur.

Bilinmesi gereken bir başka husus da, gemilerin belirli bir yük taşıma kapasitesine sahip olduğudur. Eğer gemi aşırı yüklenirse, geminin yoğunluğu artar ve bu durumda gemi batma tehlikesiyle karşı karşıya kalabilir.

Bu tür bir durumun önüne geçmek için gemilerin gövdelerinde emniyet çizgisi adı verilen bir bölge, farklı bir renkle boyanır. Böylelikle geminin aşırı yüklenip yüklenmediği pratik bir şekilde anlaşılabilir.

“Peki gemiler nasıl oluyor da koca koca dalgalarla, rüzgarlarla veyahut çeşitli dış etkilerle baş edip alabora olmuyor?” sorusunun cevabını merak ediyor olabilirsiniz.

Eğer gemiye binme tecrübesi yaşamışsanız o yalpalanma hissini biliyorsunuzdur. Gemilerin büyük dalgalar, rüzgarlar ve diğer dış etkilerle başa çıkabilmesi, gemi tasarımının bir parçasıdır.

Gemilerin bu tür zorluklarla nasıl başa çıktığını açıklayan birkaç faktör bulunmaktadır. Bunlar genel hatlarıyla aşağıdaki gibidir:

Gemi tasarımı: Gemiler, denizdeki zorlu koşullarla başa çıkabilecek şekilde tasarlanmıştır. Örneğin, geminin gövdesi, dalgaların etkisini dağıtmak ve geminin dengesini korumak için belirli bir şekle sahiptir. Ayrıca, geminin ağırlık merkezi ve boyutları, geminin dengesini korumak ve alabora olmasını önlemek için dikkatlice hesaplanır.

Stabilite sistemleri: Birçok modern gemi, geminin dengesini korumak için stabilite sistemlerine sahiptir. Bu sistemler, geminin dengesini otomatik olarak ayarlar ve geminin çok fazla yana yatmasını veya alabora olmasını önler. Bunlar metasantr hesaplamalarıyla sağlanır.

Deneyimli mürettebat: Gemi mürettebatı, denizdeki zorlu koşullarla başa çıkmak için eğitilmiştir. Mürettebat, gemiyi güvenli bir şekilde yönetmek ve dalgalar, rüzgarlar ve diğer dış etkilerle başa çıkmak için gerekli manevraları yapmak için deneyim ve bilgiye sahip olmasıyla geminin stabilliği sağlanır.

Hava durumu izleme: Gemi mürettebatı, hava durumunu yakından izler ve olası fırtınaları veya diğer tehlikeli koşulları önceden tespit eder. Bu, mürettebatın gemiyi güvenli bir şekilde yönlendirmesine ve gerektiğinde rota değişiklikleri yapmasına olanak sağlar.

Bu faktörlerin her biri, geminin denizdeki zorlu koşullarla başa çıkmasına yardımcı olur. Sıra geldi deniz suyunun tuz oranı ve sıcaklığının gemilerin yüzmesine olan etkilerini incelemeye.

Deniz Suyunun Gemilerin Yüzmesine Olan Etkileri

Deniz suyunun sıcaklık, soğukluk ve tuz oranı gemilerin yüzme kabiliyetini etkilemektedir. Bu etkiler genellikle küçük olsa da, belirli durumlarda önemli olabilirler.

Tuz oranı: Tuzlu su, tuzsuz suya göre daha yoğun olduğu için, bir gemi tuzlu suda daha yüksek bir kaldırma kuvveti deneyimler. Haliyle, geminin tuzlu suda daha yüksek bir yük kapasitesine sahip olabilecektir. Özetle, bir gemi tuzlu okyanus sularında daha fazla yük taşıyabilirken, aynı gemi tatlı su bir gölde daha az yük taşıyabilir.

Sıcaklık: Sıcaklık faktörü de suyun yoğunluğunu etkilemektedir. Soğuk su genellikle sıcak sudan daha yoğun olduğu için, bir gemi soğuk suda daha yüksek bir kaldırma kuvveti deneyimler. Tahmin edebileceğiniz üzere bu durum da, geminin soğuk suda daha fazla yük taşıyabileceğini gösterir. Ancak, bu etki genellikle tuz oranının etkisinden daha küçüktür.

Bu faktörler, geminin tasarımında ve operasyonunda dikkate alınır. Örneğin, bir geminin “taslak”ı (su altında kalan bölümünün derinliği), geminin belirli bir su yoğunluğunda belirli bir yük taşıyabileceği şekilde ayarlanır. Eğer gemi farklı bir su yoğunluğuna (örneğin, tuzlu okyanus suyundan tatlı su bir göle) geçerse, geminin taslağı ve dolayısıyla yük kapasitesi değişebilir.