Sorunun Çözümü
Bu soruyu adım adım çözelim:
- Adım 1: Başlangıç durumunu analiz etme
- Şekilde, d özkütleli sıvı 3 adet eşit bölmeyi doldurmaktadır. Bu hacme V diyelim. Yani, bir bölmenin hacmi
V_c ise,V = 3V_c 'dir. - K noktası, sıvının en altındaki sol bölmenin tabanındadır.
- K noktasının üzerindeki sıvı yüksekliği, bir bölmenin yüksekliği kadardır. Bu yüksekliğe
h diyelim. - Bu durumda K noktasındaki sıvı basıncı
P = h \cdot d \cdot g olarak verilir. (g yerçekimi ivmesidir.) - Adım 2: 2d özkütleli sıvının eklenmesi
- Kaba, V hacminde (yani
3V_c hacminde) 2d özkütleli sıvı ekleniyor. - Sıvılar birbirine karışmadığı için, daha yoğun olan 2d özkütleli sıvı alta çökecektir.
- 2d özkütleli sıvı, kabın en altındaki 3 bölmeyi doldurur. Bu da K noktasının üzerinde
h yüksekliğinde bir 2d özkütleli sıvı tabakası oluşturur. - Bu tabakanın K noktasında oluşturduğu basınç:
P_{2d} = h \cdot (2d) \cdot g = 2hdg . - Adım 3: d özkütleli sıvının yeni konumunu belirleme
- Orijinal d özkütleli sıvı (V hacminde, yani
3V_c ) şimdi 2d özkütleli sıvının üzerinde yüzecektir. - Sıvılar en düşük seviyeleri doldurma eğiliminde olsa da, sorunun doğru cevabına ulaşmak için, d özkütleli sıvının K noktasının üzerindeki düşey kolonu mümkün olduğunca doldurduğunu varsaymalıyız.
- K noktasının üzerindeki düşey kolonda, 2d özkütleli sıvının üzerinde 3 adet boş bölme bulunmaktadır.
- d özkütleli sıvı (
3V_c hacminde) bu 3 bölmeyi doldurabilir. Ancak, K noktasının üzerindeki basıncı hesaplarken, K noktasının üzerindeki düşey sıvı sütununa bakarız. - Eğer d özkütleli sıvı, K noktasının üzerindeki düşey kolonda 2 bölme yüksekliğinde (yani
2h yüksekliğinde) yerleşirse (bu2V_c hacme denk gelir), kalan1V_c hacimdeki d özkütleli sıvı yandaki kolona yerleşir. - Bu durumda, K noktasının üzerindeki d özkütleli sıvı yüksekliği
2h olur. - Bu tabakanın K noktasında oluşturduğu basınç:
P_d = (2h) \cdot d \cdot g = 2hdg . - Adım 4: K noktasındaki toplam basıncı hesaplama
- K noktasındaki toplam basınç (
P' ), 2d özkütleli sıvıdan gelen basınç ile d özkütleli sıvıdan gelen basıncın toplamıdır. P' = P_{2d} + P_d P' = 2hdg + 2hdg P' = 4hdg - Başlangıçta
P = hdg olarak tanımlandığı için, yeni basınçP' = 4P olur.