Sorunun Çözümü
Bu soruyu çözmek için akışkanlar mekaniğinin temel prensiplerini, yani süreklilik denklemini ve Bernoulli prensibini, ayrıca gerçek akışkanlardaki sürtünme etkisini göz önünde bulundurmalıyız.
- 1. Akış Hızı (Süreklilik Denklemi):
- Süreklilik denklemi, borunun kesit alanı ($A$) ile akış hızı ($v$) çarpımının sabit olduğunu belirtir: $A \cdot v = \text{sabit debi}$.
- Şekle göre, K ve L noktalarındaki boru kesit alanları aynı ve M noktasındaki kesit alanından daha büyüktür: $A_K = A_L > A_M$.
- Bu durumda, akış hızları şu şekilde sıralanır: $v_K = v_L < v_M$. Yani, daralan kesitte hız artar.
- 2. Basınç (Bernoulli Prensibi ve Sürtünme):
- Bernoulli prensibi (yatay akış için): $P + \frac{1}{2}\rho v^2 = \text{sabit}$ (ideal akışkanlar için). Bu prensibe göre hızın arttığı yerde statik basınç düşer.
- Ancak, gerçek akışkanlarda (su gibi) boru içinde akış sırasında viskozite (sürtünme) nedeniyle akış yönünde enerji kaybı ve dolayısıyla basınç düşüşü yaşanır.
- 3. Noktalar Arası Basınç Karşılaştırması:
- K ve L noktaları: K ve L noktaları aynı kesit alanına sahip bir boru bölümündedir. L noktası, K noktasının akış yönünde ilerisinde yer alır. Gerçek akışkanlarda sürtünme nedeniyle akış yönünde basınç azalır. Bu nedenle, $P_K > P_L$.
- L ve M noktaları: M noktasındaki boru kesit alanı L noktasındakinden daha küçüktür ($A_M < A_L$). Süreklilik denklemine göre bu durum, M noktasındaki akış hızının L noktasındakinden daha büyük olmasına neden olur ($v_M > v_L$). Bernoulli prensibine göre hızın arttığı yerde statik basınç düşer. Ayrıca, L'den M'ye akışta sürtünme de basınç düşüşüne katkıda bulunur. Bu iki etki birleştiğinde, $P_L > P_M$.
- 4. Sonuç:
- Yukarıdaki karşılaştırmaları birleştirdiğimizde, basınçların sıralaması şu şekilde olur: $P_K > P_L > P_M$.
Cevap A seçeneğidir.