Sıvı Basıncı Ve Katı Basıncı Ders Notu

Cisimlerin bir yüzeye uyguladığı dik kuvvete basınç kuvveti, birim yüzeye uygulanan dik kuvvete ise basınç denir. Basınç skaler bir büyüklüktür ve birimi Pascal (Pa) veya N/m²'dir. Basınç kuvveti ise vektörel bir büyüklüktür.

Katı Basıncı ⛰️

Katı cisimler ağırlıkları nedeniyle temas ettikleri yüzeye bir basınç uygularlar. Bu basınç, cismin ağırlığı ile doğru orantılı, temas yüzey alanı ile ters orantılıdır.

• Bir katının yere uyguladığı basınç kuvveti, genellikle o katının ağırlığına eşittir. (Yüzeye dik olarak etki eden dış bir kuvvet yoksa).
• Basınç kuvvetinin yönü, yüzeye daima diktir.

Katı Basıncı Formülü

Katı basıncı \(P_k\), cismin yüzeye uyguladığı dik kuvvet (genellikle ağırlığı \(G\) veya \(F\)) ile temas yüzey alanı \(A\) kullanılarak aşağıdaki gibi hesaplanır:

\[ P_k = \frac{F}{A} \]

Burada;

• \(P_k\): Katı basıncı (Pascal (Pa) veya N/m²)
• \(F\): Yüzeye dik olarak etki eden kuvvet (Newton (N)) (Katı cisimler için genellikle cismin ağırlığıdır.)
• \(A\): Temas yüzey alanı (metrekare (m²))

Katı Basıncını Etkileyen Faktörler

• Kuvvet (Ağırlık): Yüzeye etki eden dik kuvvet (cismin ağırlığı) arttıkça basınç artar.
• Temas Yüzey Alanı: Temas yüzey alanı azaldıkça basınç artar, arttıkça basınç azalır.

Örnekler:

• Bıçakların keskin (ince) tarafı, aynı kuvvetle daha büyük basınç uygulayarak kesme işlemini kolaylaştırır.
• İş makinelerinin paletleri, geniş yüzey alanı sayesinde toprağa daha az basınç uygulayarak batmasını engeller.
• Karda yürürken kar ayakkabısı giymek, ağırlığı daha geniş alana yayarak batmayı azaltır.
• Raptiyelerin uçları sivri, başları geniştir. Sivri uç yüzeyde yüksek basınç oluştururken, geniş baş parmağımıza daha az basınç uygulanmasını sağlar.

Sıvı Basıncı 💧

Sıvılar, içinde bulundukları kabın her noktasına ve temas ettikleri yüzeylere basınç uygularlar. Katılardan farklı olarak sıvılar, üzerlerine uygulanan basıncı her yöne ve eşit büyüklükte iletirler. Ancak, sıvının kendi ağırlığından kaynaklanan basınç, derinliğe bağlı olarak değişir.

• Sıvı basıncı, sıvının kabın tabanına veya belirli bir noktaya uyguladığı basınçtır.
• Sıvılar, bulundukları kabın şeklinden ve hacminden bağımsız olarak, sadece kendi ağırlıklarından dolayı basınç oluştururlar.

Sıvı Basıncı Formülü

Bir sıvının belirli bir derinlikteki basıncı \(P_s\), sıvının derinliği \(h\), sıvının yoğunluğu \(d\) ve yer çekimi ivmesi \(g\) kullanılarak aşağıdaki gibi hesaplanır:

\[ P_s = h \cdot d \cdot g \]

Burada;

• \(P_s\): Sıvı basıncı (Pascal (Pa) veya N/m²)
• \(h\): Sıvı yüzeyinden derinlik (metre (m))
• \(d\): Sıvının yoğunluğu (kilogram/metreküp (kg/m³))
• \(g\): Yer çekimi ivmesi (metre/saniye kare (m/s²))

Sıvı Basıncını Etkileyen Faktörler

• Derinlik (h): Sıvı yüzeyinden aşağı doğru inildikçe derinlik arttığı için basınç artar. Bir noktanın derinliği, o noktanın serbest sıvı yüzeyine olan dik uzaklığıdır.
• Sıvının Yoğunluğu (d): Yoğunluğu daha fazla olan bir sıvı, aynı derinlikte daha fazla basınç uygular.
• Yer Çekimi İvmesi (g): Yer çekimi ivmesinin daha büyük olduğu yerlerde sıvı basıncı da daha büyük olur. (Dünya üzerindeki deneylerde genellikle sabit kabul edilir.)

Önemli Not:

• Aynı türden bir sıvı içinde, aynı derinlikteki tüm noktalarda sıvı basıncı eşittir.
• Sıvı basıncı, kabın şekline veya sıvının hacmine bağlı değildir. Sadece derinlik, yoğunluk ve yer çekimi ivmesine bağlıdır.

Bileşik Kaplar ve Sıvı Basıncı

Farklı şekillerde olsalar bile, tabanları birbirine bağlı olan kaplara bileşik kaplar denir. Bileşik kaplarda aynı cins sıvı dengeye geldiğinde, tüm kollardaki sıvı seviyeleri (derinlikleri) eşit olur. Bu durum, aynı derinlikteki sıvı basınçlarının eşit olması prensibine dayanır.

Sıvı basıncı günlük hayatta birçok alanda karşımıza çıkar:

• Barajların duvarları tabana doğru kalınlaşır çünkü suyun derinliği arttıkça uyguladığı basınç artar.
• Denizaltılar, derinlere indikçe üzerlerindeki su basıncına dayanabilmek için özel olarak tasarlanır.