Mekanizm Nedir?

Mekanizm, tüm olayları hareket ve hareket yasalarına dayanarak açıklayan görüş. Bu görüşte fizik dünya olayları yanında, canlılar dünyasındaki olaylar da hareket ve hareket yasalarına geri götürülerek açıklanır.

Mekanik açıklama biçimine, Batı düşüncesinde ilk kez Demokritos’ta rastlanmaktadır. Demokritos “oluş” sorununa getirmiş olduğu yanıtta ilkin, atomları kendi kendilerine hareket eden ana varlıklar olarak düşünür. Sonra bu temel varlıkların hareketini ve dolayısıyla da uzaktaki yerlerini ağırlıklarıyla bağıntılı olarak saptar. Atomların bu hareketleriyle çarpışmaları, bir araya gelmeleri, dağılmaları sonunda oluş ortaya çıkar.

Demokritos’a göre oluş ve evren, atomların hareketleri ve birbirlerini etkilemeleri sonunda ortaya çıkmıştır. Her atomun hareketi özü gereği zorunlu olduğu için, oluş da zorunludur. Demokritos’a göre oluşa egemen olan mekanizm, yalnızca fizik dünyada değil, aynı zamanda psişik olayların oluşumunda da egemendir. Demokritos’un anlayışında materyalist bir temel kendini göstermektedir. Bununla beraber tüm mekanist anlayışlarda aynı temelin bulunduğu söylenemez. Örneğin din kökenli anlayışlarda mekanizm ilk hareket ettirici olarak Tanrı’yı görür. Sözgelimi Aquinolu Thomas, Aristoteles’in de etkisiyle geliştirdiği varlık anlayışında var olan hareketin kaynağında ilk hareket ettiriciyi; Tanrı’yı görür. Oluşu başlatan bu nedenle Tanrı’dır. Materyalist temelli olmayan mekanist anlayışları din dışı görüşlerde de bulmak olasıdır. Ortaçağın etkisinden sıyrılmaya , Rönesans’a açılmaya başladığı sırada Batı düşüncesinde özellikle fizik bilimler konusunda önemli adımlar atılmaktaydı. Doğa anlayışında artık doğayı araştırmayı ilke edinmiş olan Rönesans’ta  mekanizm de önemle benimsenen açıklama temellerinden biriydi. Rönesans’ta, doğa anlayışının en tipik temsilcilerinden biri olan Galileo için önemli olan nitelikler değil, ölçülebilir olan niceliklerdir. Bir doğa olayını bilmek, onu ölçülebilir öğelere ayırmak, sonra bunu yine matematiksel olan formüllerle dile getirmektir. Doğa bilimi yalnızca nicelik işlerini ve bu bağlamda hareketi inceler. Çünkü doğa hareketli bir bütündür ve matematik formüllerle dile gelen de bu hareketin durumlarıdır. Doğaya egemen olan harekettir. Öyleyse temel bilim, mekanik olmak zorundadır.Tüm Rönesans’ta evren açıklamalarının en temel bilimi araştıran mekaniktir.

Rönesans’ın devamı, ama oradaki verilerin toparlandığı, dizgeli (sistemli) bütünlüğe ulaştığı yer olan 17. yy’da da mekanizm etkisini aynı güçle sürdürür. Çünkü bu yüzyıl için en yetkin bilim matematiksel fiziktir. Galileo’nun (inertia) süredurum yasası, yani: dıştan bir kuvvet işe karışmadıkça bir cismin hareketinin durumunda ve doğrultusunda değişiklik olmaz, diye dile gelen yasa geçerliktedir. Aynı yasa, yine mekanik temelli olan Newton’un “Genel Çekim Yasası” ile bu çağda bütünleşir. 17.yy felsefesinin kurucusu sayılan René Descartes, doğa anlayışında mekanizme dayanır; mekanizmi felsefesinde temel öğe olarak ele alıp, işler. Descartes’a göre doğa tümüyle mekanik bir düzendir. Bu bakımdan doğa harekete bağlı olan etkileriyle işleyen bir makine gibidir. Doğada gerçek olarak sözü edilebilecek olan iki şey vardır: Cismin belirleyici özelliği olan yer kaplama ile oluşu ortaya çıkartan yer değiştirme, yani hareket, öteki tüm olup bitenler bunlardan türerler. Cisimlerin sürüp giden hareketlerinin kaynağı nedir, hareket nereden başlamaktadır, sorularına, cisim kuvvetsizdir diyen Descartes’a göre, ilk hareketin nedeni ya da ilk hareket ettirici Tanrı’dır.

Rönesans ve özellikle Galileo fiziğinden gelen mekanizm etkisi,17.yy’da Descartes’dan yola çıkan tüm felsefelerde kendisini gösterir.İmmanuel Kant, Salt Aklın Elende doğayı mekanik bir bütün olarak görür. Doğa mekanizm yasaları uyarınca, yani nedensellikle birbirine bağlı bir ortamdır.Kant 3. eleştirisi olan Yargı Gücünün Eleştirisi adlı yapıtında bu mekanik bütünlüğü ereklilik (teleoloji) ile bağdaştırmaya çalışır. Nedensellikle bağlı olarak ortaya çıkan mekanist anlayış, tek tek bilimlerde, o bilimin alanı uyarınca kendisini gösterir.

Kaynak

Devamının Oku...

Benzin Motoru Nedir? Nasıl Çalışır?

Benzin motorları günümüzde en çok kullanılan motor tipi olup, %20’lik verimi aşamasa da halen kullanılmaya devam edilmektedir. Artık elektrik motorlarına yönelinmesini savunsam da petrol bitmediği sürece içten yanmalı motorlar da tarih olmayacaktır. Tabi hidrojen kullanan otomobiller de aynı tip içten yanmalı motor kullanmakta fakat yapıları biraz daha farklıdır. 1876 yılında Alman mühendis Nikolaus Otto tarafından bulunan benzin motorları o dönemlerdeki %3-5’lik verimden bugün en iyi bir Ferrari motorunda %20’lere kadar çıkartılmıştır fakat yine de yakıtın oluşturduğu kuvvetin yaklaşık %10’u aktarma organalarına(arkadan itişli bir otomobil için), %5’i pistonların ataletine, %5’i sürtünmeye ve %60 kadarı da ısı olarak dışarı atılıp tamamen boşa harcanmaktadır. Yani tekerleklere iletilebilen verimli güç ancak harcanan yakıtın oluşturduğu enerjinin %20’si kadar olabilmektedir. Benzin motorlarını yeterince kötüledikten sonra, biraz da çalışma sistemine bakacak olursak; en çok kullanılan motor tipi olarak enjeksiyonlu motorları görmekteyiz. Enjeksiyonlu motorlar karböratörlü motorlara nazaran daha homojen bir yakıt + hava karışımı gerçekleştirebildiğinden tercih edilmektedir. Günümüz benzinli motorlarında tümüyle enjeksiyon sistemine geçilmiştir.Benzinli bir motorun çalışmasını en basit haliyle şöyle ifade edebiliriz; motorun emme kanalına dışarıdan alınan temiz hava, yine emme kanalının bitiminde bulunan enjeksiyon ucundan yakıtın püskürtülmesiyle silindir içerisine yakıt + hava karışımı olarak alınır. Silindirde yanmanın gerçekleştiği ve yanma odası olarak adlandırılan pistonun silindirin en üst kısmındaki alanında homojene yakın bir hava + yakıt karışımı sıkıştırılarak buji ile ateşlenir. Ateşlemenin etkisiyle hızla genişleyen silindir hacmi ve buna bağlı olarak pistonun aşağıya itilmesi, pistona bağlı olan krank-biyel mekanizmasını harekete geçirir. Biyel, piston kolu demektir. Krank ise, aracın hareketi için gerekli momentumu sağlayan bir mildir. Pistona bağlı biyel mekanizması, pistondan aldığı doğrusal hareketi krank mili üzerine dairesel harekete çevirerek iletir. Krank mili de şanzımana bağlı olup, tekerleklere giden gücün ayarlanması sağlanır.Yanda görülmekte olan dört zamanlı bir motorun çalışma safhalarıdır. Bunlar;

1. Emme: Temiz hava + benzin karışımı üstte sol taraftaki emme kanalındaki sübapın açılmasıyla ve pistonun aşağıya doğru hareketinden oluşan vakum etkisiyle silindir içerisine alınıyor.

2. Sıkıştırma: Silindir içerisine alınan hava + yakıt karışımı pistonun yukarı hareketiyle sıkıştırılarak hen sıcaklığı hem de basıncı yükseltilip çok ufak bir hacme hapsediliyor. Bu esnada her iki sübap ta tam kapalı konumda olup, yalıtım sağlanmaktadır.

3. Yanma: Sıkıştırılan benzin + hava karışımı sübapların tam ortasında yer alan buji(kıvılcım üreten eleman) ile ateşlenerek yanma gerçekleşir. Aracın hareketini sağlayan güç bu anda üretilir.

4. Egsoz: Yanma sonrasında piston yukarı geri gelirken, yanmış artık gazlar üst sağ tarafta yer alan egsoz sübabının açılmasıyla dışarıya atılır. Ardından pistonun aşağıya tekrar gelmesi esnasında 1. çevrim yani emme safhası tekrar başlar.

Motorun sarsıntı yapmaması için dikkat edilen en önemli faktör silindir sayısıdır. Örneğin V-tipi bir motorda 5 silindir uygulamaya kalkarsanız, bir tarafta iki diğer tarafta üç silindir bulunmak zorunda olacağından inanılmaz bir titreşim oluşur ve motor çalışamaz. 

Genel olarak kullanılan silindir düzenlemeleri şöyledir:

Sıra tipi silindirleri olan bu motorlar genellikle önden çekişli ekonomi sınıfı araçlarda kullanılır. Dört silindirli olan bu motor tipinin kullanımı çok yaygındır. Fazla yer kaplamaz, buna karşılık istenilen gücü fazlasıyla karşılayabilir.

V tipi olarak bilinen bu motorlar ise birbirine genellikle 90 derece ile konumlandırılmış simetrik ve aynı sayıdaki silindirlerden oluşur. Örneğin yukarıda bir V6 motorunu görmektesiniz. karşılıklı üçer silindir bulunan bu motor yüksek güç üretmesi için tasarlanmış spor veya yarış otomobillerinde yaygın olarak kullanılır. V8, V12 ve V16 şeklinde daha güçlü versiyonları da vardır. Bu motorlar sıra tipli motorlardan çok daha sarsıntısız ve pürüzsüz çalışırlar. Çünkü pistonların hareketiyle oluşan merkezkaç ve atalet kuvvetleri karşılıklı olarak birbirlerini sönümler. Çekişin yani torkun güçlü ve sürekli olduğu bu tip motorlar yakıt ekonomisi yönünden sınıfta kalırlar. Bu nedenle günümüzde kullanım alanı azdır.

Silindirlerin yatay olarak konumlandırıldığı bu tip motorların kullanım alanı azdır. Sadece birkaç marjinal otomobil firması tarafından(örneğin Subaru) kullanılır. Bu motorların şu avantajı vardır; dikey duran silindirler içerisinde piston hareket ederken pistonun kendi ağırlığından kaynaklanan büyük bir atalet kuvveti oluşur. Pistonlar yatay olduğunda yerçekimi etkisi altında oluşan piston ağırlıkları motora değil silindir yüzeylerine biner. Bu da oluşan ataleti azalttığı gibi pistonun ağırlığı neredeyse yokmuş gibi çalışarak daha yüksek devirle ve rahat hareket ettirilmesi sağlanır.

Kaynak

Devamının Oku...

Tork Nedir ?

Tork Nedir?

Tork, motordan tekerleğe iletilen itme(dönme momenti) kuvvetidir. Birimi Nm (Newtonmetre)’dir. Halk ağzıyla otomobilin çekişi olarak da tarif edebileceğimiz tork, kamyon, otobüs, traktör gibi araçlarda çok yüksek değerler almaktadır. Bunun nedeni yük taşıyan araçlarda hız yapmaktan çok çekişe ihtiyaç duyulmasıdır.

Aslında bu kavram fizikte dönme momenti olarak bilinen kuvvet x kuvvet kolu formulünden başka birşey değildir. Yandaki resimde anahtarla somunun sıkılması gösterilmekte. Burada elle uygulanan kuvvet vida ile somun arasında vidaya paralel yönde bir gerilim ve dairesel yönde moment oluşturmakta. İşte bu momente tork denir. Anahtarın sapı ne kadar uzun olur ve ne kadar geriden tutulabilirse, somun o kadar kolay dönecektir. Otomobilin tekerleklerinde olan da bunu aynısıdır. Tekerleğin çapı küçültülürse tork yükselir ve daha ani tepki veren daha esnek bir sürüş karakteristiğine sahip olunabilir. Tabi bu durumda maksimum sürat düşecektir. Bir yerden kazanılırken bir yerden fire vermek gerekir, bu işin doğasında olan birşeydir.

Torku ifade eden bir diğer oto terimi de esnekliktir. Aynı devir bandında torku yüksek olan otomobiller ara hızlanmalarda yani sollamalarda örneğin 60km/h hızdan 120km/h hıza ulaşmada daha başarılıdır. Bu da otomobilin esnekliği olarak tanımlanır. Torku yüksek olan bir otomobil özellikle rampa çıkarken fazla devir çevirmeye ihtiyaç duymadan hızını koruyabilir fakat torku az olan otomobil ivmesini koruyabilmek için vites düşürerek hızını artırmak zorundadır.

Torkun yüksek olması için temel olarak motorun yanma odasında normalden daha kuvvetli bir yanma gerçekleşmesi gerekir. Aynı beygir gücüne sahip bir benzinli motor ile bir dizel motor arasında iki kat tork farkı oluşabilir. Dizel motorlarda yanma odasındaki sıkıştırılan yüksek basınçlı havanın içerisine yine yüksek basınçlı enjektörlerden yakıt püskürtülerek kuvvetli bir yanma elde edilir. Bunun yanında pistonun kurs içerisindeki hareket mesafesinin artması ve buna bağlı olarak piston kolunun uzaması gibi etmenlerden ötürü dizel motorların torkları yüksektir. Fakat dizel motorlar benzinlilere göre fazla devir yapamadıklarından hızlanma değerlerinde pek iç açıcı değerler elde edemezler yani sahip oldukları tork avantajlarını devir düşüklükleri nedeniyle kısmen kaybederler. Bu devir düşüklüğünün nedeni ise, yanma odasına püskürtülen mazotun odacığın belirli bir noktasından başlayarak yayılarak patlamayı oluşturmasıdır. Bu noktada patlamayı kuvvetlendirmek için enjektör basıncını artırarak yakıtı yanma odasına daha hızlı göndermekten başka yapacak fazla birşey yoktur. Benzinli motorlarda ise, birden fazla buji ile farklı noktalarda ateşleme sağlanabilmesinin yanında moleküller arası yanmayı hızlandırıcı partiküllerin yakıta eklenmesiyle yanma verimini artırmak mümkün olmaktadır.

Yüksek devirli benzin motorları her halükarda en gelişmiş turbo dizel bir motordan dahi ivmelenme anlamında üstündürler. Fakat alt devirlerdeki ani hızlanma yetenekleri sayesinde günlük şehir içi kullanımda dizel motorlar çok keyifli sürüş dinamikleri sunarlar. Bunun nedeni elbette yüksek tork değerleridir. Torku yüksek olan bir aracın gaz pedalına basıldığında insanın sırtını koltuğa yapıştıracak bir hızlanma duygusu yaşatır ve bu da sürüşteki en önemli keyif faktörlerinden birisidir. Fakat hareketin devamında devirler arttıkça bu hissiyatı yaşamak pek mümkün değildir. Benzinli otomobiller ise daha doygun hızlanırlar. Bu nedenledir ki, drag yarışlarında dizel otomobiller genellikle tercih edilmemektedir.

Bir otomobilin vites kutusunda, daha fazla tork üretmesi veya daha fazla hız yapması arasında tercih yapılabilir. Bu konuda güç ve tork değerleri binek otomobillerde birbirine yakın değerlerde tutulurken örneğin bir jipte tork yönüne kaydırılmıştır. Misal bir binek otomobil 130 HP güç, 160 Nm tork değerine sahipken aynı motorun kullanıldığı bir jip 100 HP güç, 280 Nm tork değerine sahip olabilir. Burada beygir gücü değişmezken kullanılan şanzıman oranlarına bağlı olarak torkta farklılık görülmektedir. Benzer şekilde tekerlek çapı büyük olan traktör gibi araçlarda torkun yüksek olması gerekir çünkü tekerlek çapı büyüdükçe motorun çekişi düşer. İlave olarak motor tipi de tork açısından önemlidir. Sıra tipli motorlar güç üretmeye odaklı olarak üretilirken V tipli motorlar çekişin fazla ve sürekli olması istenen yerlerde yaygın olarak kullanılır.

Tork Eğrisi

Otomobilden anlayanların baktığı en önemli ve en iyi yorumlanması gereken teknik veri tork eğrisidir. Aşağıda Volkswagen markasına ait 1.4 TSI ve 1.6 FSI motorlarının tork eğrileri karşılaştırılmalı olarak verilmiştir.

Grafiği yorumlarken ilk başta şu temel bilgiyi bilmek gerekir: “Bir motorun tork eğrisi ne kadar düz bir çizgi şeklinde ilerliyorsa, motor o kadar verimlidir.” Motorun verimli olması kullanılan yakıttan minimum ısıl kayıpla optimum kazanç elde edilebildiği anlamına gelir ki, bu bir motor için en belirleyici kalite faktörlerinin başında gelir.

Grafikteki her iki motor da benzinlidir. 1.4 litrelik TSI motor 1500 devir seviyelerinden başlayarak 3500 devre kadar aynı tork değerini koruyabilmiştir. Bu demektir ki otomobil bu devir  bandında kendinden beklenebilecek en atak(esnek) sürüşü mümkün kılıyor. 1.6 litrelik FSI motor ise, maksimum torkunu 4000 devirde üretmiş ve bu devirden sonra 6300 devirlere kadar fazla bir şey kaybetmeden çekişini korumuş. Atmosferik bir motor için güzel bir değer fakat 4000 devire kadar otomobilin uyuşuk bir tavır sergilemesi hem şehir içi yakıt ekonomisi hem de sürüş keyfi açısından kötü bir durum. Bu motordan performans alınabilmesi için yüksek devirde kullanmak şart, bu da çok yüksek ısıl kayıplarla beraber verimsizliği ve yüksek yakıt tüketimini beraberinde getirir. Peki bu durumda 1.4 TSI motor harika mı? Tabiki değil; onun da 3500 devirden sonra aniden nefesi kesilmeye başlıyor ve FSI motor kadar yüksek devirle motoru çeviremiyor. Sonuç olarak rampada TSI motor FSI’ya rahatlıkla toz yutturacak ve kıyas götürmez şekilde performansını gösterecektir. Düz yolda ise FSI motor, TSI’yı hem hızlanma değeri olarak hem de maksimum sürat anlamında ya geride bırakacaktır. Ama yakıt ekonomisi ve sürüş keyfi açısından TSI motorun tercih edilebilirliği daha fazla. FSI motorun eğrisi grafiğin hiçbir yerinde düz bir çizgi olarak ilerlemediğinden zaten ilk bakışta çok başarılı olmadığı anlaşılıyor. Bu grafikte kırmızı çizgiyle gösterilen TSI motor tork anlamında da güçlü zaten ama bazı grafiklerde tam tersi olur ve eğri tepe gibi olan mavi grafik kırmızının üzerine çıkar. İşte o durumda da düz ilerleyen grafiğe sahip aracı tercih etmek daha mantıklı olacaktır. Maksimum torku az olsa da o torku değişken devir aralığında sürekli üretebilen motor daha başarılıdır.

Kaynak

Devamının Oku...