Basınç, bir yüzeye etki eden dik kuvvetin yüzey alanına oranıdır. Katı cisimler için basınç genellikle cismin ağırlığının temas yüzey alanına bölünmesiyle bulunur: $P = \frac{G}{A}$. Homojen cisimler için, eğer taban alanı düzgün ve cisim dik duruyorsa, basınç yoğunluk, yerçekimi ivmesi ve cismin ortalama yüksekliği ile de ifade edilebilir: $P = \rho g h_{ortalama}$.
- Adım 1: Başlangıçtaki cismin basıncı (P)
- Adım 2: I nolu parçanın basıncı ($P_1$)
- Adım 3: II nolu parçanın basıncı ($P_2$)
- Adım 4: Basınçların karşılaştırılması
Şekil-I'deki homojen cisim dikdörtgen kesitli bir prizmadır. Taban alanı $2S$ ve yüksekliği $H$ olsun. Cismin ağırlığı $G = \rho \cdot V \cdot g = \rho \cdot (2S \cdot H) \cdot g$ olur (burada derinlik birim olarak kabul edilmiştir veya hacim kesit alanı çarpı derinlik olarak alınmıştır). Bu durumda, cismin zemine yaptığı basınç:
$$P = \frac{G}{2S} = \frac{\rho \cdot (2S \cdot H) \cdot g}{2S} = \rho H g$$
Şekil-II'deki I nolu parçanın taban alanı $S$'dir. Bu parça, sol kenarı $H$ yüksekliğinde olan ve sağ kenarı eğimli olan bir yamuk prizmadır. Şekle dikkatlice bakıldığında, I nolu parçanın üst yüzeyinin tabanından daha geniş olduğu görülür. Bu durum, I nolu parçanın hacminin, aynı taban alanına ($S$) ve yüksekliğe ($H$) sahip dikdörtgen bir prizmanın hacminden daha büyük olduğu anlamına gelir. Dolayısıyla, I nolu parçanın ortalama yüksekliği $H$'den büyüktür.
Yani, $V_1 > S \cdot H \cdot (\text{derinlik})$.
Bu durumda, I nolu parçanın zemine yaptığı basınç:
$$P_1 = \frac{G_1}{S} = \frac{\rho V_1 g}{S}$$
Yukarıdaki hacim karşılaştırmasından dolayı $P_1 > \rho H g$ olur. Yani, $P_1 > P$.
Şekil-II'deki II nolu parçanın taban alanı $S$'dir. Bu parça, sağ kenarı $H$ yüksekliğinde olan ve sol kenarı eğimli olan bir yamuk prizmadır. Şekle dikkatlice bakıldığında, II nolu parçanın üst yüzeyinin tabanından daha dar olduğu görülür. Bu durum, II nolu parçanın hacminin, aynı taban alanına ($S$) ve yüksekliğe ($H$) sahip dikdörtgen bir prizmanın hacminden daha küçük olduğu anlamına gelir. Dolayısıyla, II nolu parçanın ortalama yüksekliği $H$'den küçüktür.
Yani, $V_2 < S \cdot H \cdot (\text{derinlik})$.
Bu durumda, II nolu parçanın zemine yaptığı basınç:
$$P_2 = \frac{G_2}{S} = \frac{\rho V_2 g}{S}$$
Yukarıdaki hacim karşılaştırmasından dolayı $P_2 < \rho H g$ olur. Yani, $P_2 < P$.
$P_1 > P$ ve $P_2 < P$ sonuçlarını birleştirdiğimizde, basınçlar arasındaki ilişki aşağıdaki gibi olur:
$$P_1 > P > P_2$$
Cevap B seçeneğidir.