16.8 : Tasarım Örneği: Su Kaydırağı Tasarımı

Bir su kaydırağı tasarlarken, heyecan verici bir deneyim sağlarken sürücünün güvenliği için su akış hızını kontrol etmek çok önemlidir. Su kaydıraktan aşağı akarken, yerçekimi suyun hızlanmasına neden olur ve alttaki hız başladığı yüksekliğe bağlı olarak değişir. Kaydırak ne kadar yüksekse, suyun üstte sahip olduğu potansiyel enerji o kadar fazla olur ve bu da aşağı inerken kinetik enerjiye dönüşerek hızını artırır.

Bernoulli ilkesi, suyun kaydırak boyunca hızını belirler. İlke, 1. noktadaki potansiyel enerjiyi, üstteki, 2. noktadaki kinetik enerjiyi, alttaki ve her iki noktadaki su basıncını ilişkilendirir.

Bir su kaydırağında, su yokuş aşağı hareket ederken potansiyel enerjisi azalırken kinetik enerjisi artar ve bu da hızda artışa neden olur. Bernoulli denklemi sürtünme olmadığını varsayar ve suyu ideal bir akışkan olarak ele alır, yani sürtünme veya türbülans nedeniyle enerji kaybı olmadan akar. Bu varsayımlar hesaplamaları basitleştirir, ancak gerçek dünya senaryolarında sürtünme suyun gerçek hızını biraz azaltabilir.

Kaydırağın tepesinde su neredeyse durgun haldedir ve aşağı inerken hızlanır. Kaydırak çok yüksekse, su altta güvenli olmayan hızlara ulaşabilir ve biniciler için risk oluşturabilir. Bu nedenle, suyun hızını güvenli sınırlar içinde tutmak için kaydırağın yüksekliğini h ayarlamak gerekir. Bernoulli ilkesini kullanarak uygun yüksekliği hesaplayarak kaydırak, heyecan verici bir sürüş sunarken suyun hızını azaltabilir.