Basınç-Konu özeti

İNDİR

BASINÇ

Yeryüzünde bulunan bütün maddeler ağırlıklarından dolayı bulundukları zemin üzerine kuvvet uygular. Uygulanan bu kuvvetler cisimler üzerinde bir basınç oluşturur. Buna göre basınç, kuvvetin bir etkisidir.

Katıların Basıncı

Birim yüzeye dik olarak etki eden kuvvete BASINÇ denir.

Basıncı neler etkiler?

Ağırlıkları aynı olan bir leylek ve bir ördeğin bataklıkta yürürken batma oranları değişik olur. Ördek daha az leylek daha çok batacaktır. Bunun sebebi ördeğin yere değen ayak yüzeyinin leyleğinkinden daha büyük olmasıdır.

   

SONUÇ: Yüzey alanı azaldıkça basınç daha fazla olur.

Ayak tabanlarının yüzey alanları eşit bir bebek ve bir kedinin karda yürürken bıraktıkları izin derinlikleri farklı olur. Bebeğin bırakacağı iz kedinin bırakacağı izden daha derindir. Bunun sebebi bebeğin ağırlığının daha büyük olmasıdır.

SONUÇ: Ağırlık arttıkça basınç daha fazla olur.

Belirli bir ağırlığa sahip cismin temas yüzeyi küçüldükçe basınç artar. Cisimlerin uyguladıkları basınç, cismin yüzeyi ile ters orantılıdır.

P2 > P1 dir. Çünkü P2 de birim alana düşen kuvvet P2 den büyüktür. Cismin ağırlığı değişmemiştir. Yalnız yere değme yüzey alanı azalmıştır.

Cisimlerin ağırlıkları artarsa temas ettikleri yüzeye uyguladıkları basınçta artar. Basınç, cisme uygulanan kuvvetle doğru orantılıdır.
P2 > P1 dir. Çünkü P2 de birim alana düşen kuvvet P2 den büyüktür. Cismin yere değme yüzey alanı değişmemiştir. Yalnız ağırlığı artmıştır.

 

Basınç P, kuvvet F ve değme yüzeyi A ile gösterilir. Buna göre basınç formülü;

KATI BASINCININ KULLANIM ALANLARI

  • Ağırlığı çok fazla olmasına rağmen kepçe tarzında araçlar toprağa batmadan rahatça iş yapabilirler. Bunun sebebi tekerlek yerine daha büyük yüzey alanına sahip paletlerinin olmasıdır. Yüzey alanı büyük olduğu için yere uyguladığı basınç azalmış bu sayede batmaktan kurtulmuştur.
  • Bir elmayı elimize aldığımız kalın bir demir parçası ile kesmeyi deneyin ne kadar büyük kuvvet uyguladığınızı fark edersiniz. Ancak aynı elmayı bıçakla kesmeyi denediğinizde küçük bir kuvvetle işinizi yaptığınızı görürsünüz. Bunun sebebi bıçağın keskin yüzeyinin yüzey alanının küçük olmasıdır. Bu sayede basınç artmış ve elma kolayca kesilmiştir.
  • Kayak yapmaya gittiğinizi düşünün. Ayağınıza topuklu ayakkabı olursa sürekli kara batarsınız. Ayağınızda spor ayakkabı olursa kara daha az batarsınız ancak ayağınızda palet olursa kara neredeyse hiç batmadan sporunuzu yapabilirsiniz. Bunun sebebi yüzey alanını artırarak basıncın azalmış olmasıdır.
  • Çivi ve iğneleri düşünün. Bir uçları sivri olmasına rağmen diğer uçları geniş olarak tasarlanmıştır. Herhangi bir yere iğne ile bir şey tutturmak istediğinizde iğnenin sivri ucu cisme batarken geniş ucu elinize batmaz. Bunun sebebi sivri ucun yüzey alanının küçültülerek basıncın artırılmış olması, geniş ucun yüzey alanının artırılarak basıncın azaltılmış olmasıdır.

Sıvıların Basıncı

Sıvıların belli bir şekli yoktur. İçinde bulundukları kabın şeklini alırlar. Sıvıların katılardan temel farkı akışkan olmalarıdır. Bundan dolayı sıvılar bulundukları kabın taban ve yan yüzeylerine yani dokundukları her noktaya basınç uygularlar.

Sıvı basıncını neler etkiler?

1- Ağzına kadar su dolu kutunun K ve L noktalarından özdeş delik açıldığında alttaki delikten daha hızlı sıvı akışı olup daha uzaktaki bir noktaya temas eder.

Bunun nedeni L noktasındaki sıvı basıncının K noktasındakinden büyük olmasıdır.

SONUÇ: Sıvı basıncı sıvı derinliği ile doğru orantılıdır.

NOT: Kabın şekli ne olursa olsun aynı sıvılar eşit yükseklikte kaplara doldurulduğunda sıvı basınçları eşittir.

2- Durgun sıvıların basıncı; sıvının öz kütlesine (öz ağırlığına)) bağlı olup bununla doğru orantılıdır.

Sıvı derinliği ve öz kütle arttıkça basınç artar, sıvı derinliği ve öz kütle azaldıkça basınç azalır.

Su etil alkolden yoğun olduğundan etil alkole göre daha büyük basınç oluşturur.

Gaz Basıncı

1664 yılında, hava basıncının etkisini göstermek amacıyla Otto Von Guerrike (Otto Fon Gürrik) tarafından, Magdeburg Yarım Küreleri olarak anılan bir deney yapılır. Metal olan iki büyük yarım küre birleştirilip içindeki hava boşaltılır. Daha sonra, oluşan vakum küreye çok sayıda at koşularak yarım küreler birbirinden ayrılmaya çalışılır ama küreler birbirinden ayrılmaz, işte bunu sağlayan etki, kürenin dışındaki hava basıncıdır.

Yandaki etkinlikte yanan mum, cam kâse içindeki oksijeni azaltmıştır.

Cam kavanoz içindeki dış basıncı dengeleyen gaz miktarı azaldığı için toplam  gazın hacmini azaltarak tekrar dış basınç seviyesine çıkması gerekir. Bu sebeple su kavanozun içine girer iç basınç dış basınç ile eşit hale gelir.

Kapalı bir kaptaki gazın basıncı, kabın içerisindeki her noktada aynıdır.

Bunu şişirilen bir topun her tarafının aynı anda hareketlenmesinden veya şişirilmiş bir bisiklet tekerleğinin düzgün görünmesinden anlayabiliriz. Tekerleği şişirmek için bir bisiklet pompasının pistonu itildiğinde pompa silindiri içerisinde oluşan yüksek basınçlı hava, hortum yoluyla bisiklet tekerleğine aynen iletilir. Tekerleğin pompalama sonucunda bir süre sonra şişmesi tekerlek içerisindeki basıncın açık hava basıncından büyük olmasındandır.

TORİÇELLİ DENEYİ

Torricelli (Toriçelli) adlı bilim insanı açık hava basıncını araştırırken deniz seviyesinde, 0 °C’ta, yaklaşık 1 m uzunluğunda ve bir ucu kapalı olan cam boruyu tamamen cıva ile doldurur.

Borunun açık ağzını parmağı ile kapatarak cıva çanağına ters daldırır ve parmağını çeker. Borudaki cıvanın bir kısmının çanağa boşaldığını ve bir süre sonra cıva seviyesinin 76 cm’de dengede kaldığını gözler.

Bu çalışma sonucunda deniz seviyesinde 0 °C’taki açık hava basıncının 76 cm cıva basıncı olduğunu ifade eder.

NOT: Aynı deneyin değişik kesitteki borularla veya bu boruların değişik açılarla yerleştirilerek yapılması durumunda da borudaki civa seviyesinin yine 76 cm olduğu gözlenir.

Torricelli’ nin açık hava basıncını ölçmek için yaptığı bu düzenek basit ama hassas bir barometredir.

NOT: Cıvanın sudan 13,6 kat daha yoğun olduğunu göz önüne alırsak Toriçelli  deneyinin su ile yapılması durumunda kullanacağımız borunun  10,5 metre olması gerekirdi.

Kapalı kaplardaki gaz basıncı ise Manometre isimli aletlerle ölçülür.

Deniz seviyesinden yükseklere çıkıldıkça havanın yoğunluğu azalır. Bu yüzden hava basına yavaş yavaş düşer.

Buna karşılık suyun yoğunluğu, havanın yoğunluğundan yaklaşık 1000 kat büyük olduğu için denizin derinliklerine inildikçe su basıncı hızlı bir şekilde artar.