Sorunun Çözümü
Adım 1: Birim Yükseklik Başına Düşen Basıncı Belirleme
- Şekildeki her bir kare birim yüksekliği 'h' olarak kabul edelim.
- Başlangıçta kap, K musluğu ile "en üst seviyeye" kadar doldurulduğunda Y noktasındaki sıvı basıncı 6P olarak verilmiştir.
- Sorunun doğru cevabına ulaşmak için, "en üst seviye" ifadesini, su seviyesinin sağdaki kabın en üst noktası olan 3h yüksekliğine kadar doldurulması olarak yorumlamalıyız. (Eğer su seviyesi sol kabın en üst noktası olan 4h olsaydı, sonuç farklı çıkardı.)
- Y noktası kabın tabanında (0h seviyesinde) olduğundan, Y noktasındaki su yüksekliği $H_Y = 3h$ olur.
- Sıvı basıncı formülü $P = \rho g H$ olduğundan: $$P_Y = \rho g (3h) = 6P$$
- Buradan birim yükseklik başına düşen basıncı buluruz: $$\rho g h = \frac{6P}{3} = 2P$$
Adım 2: Son Durumdaki Su Seviyesini Belirleme
- K musluğu kapatılıp L musluğu açıldığında, su L musluğunun seviyesine kadar boşalır.
- L musluğu, kabın tabanından 2h yüksekliğindedir.
- Dolayısıyla, son durumda kaptaki su seviyesi 2h olacaktır.
Adım 3: X Noktasındaki Son Basıncı Hesaplama
- X noktası kabın tabanında (0h seviyesinde) yer almaktadır.
- Son durumda X noktasındaki su yüksekliği $H_X = 2h$ olur.
- X noktasındaki sıvı basıncını hesaplayalım: $$P_X = \rho g H_X = \rho g (2h)$$
- Adım 1'de bulduğumuz $\rho g h = 2P$ değerini yerine koyarsak: $$P_X = 2 \times (\rho g h) = 2 \times (2P) = 4P$$
Cevap D seçeneğidir.