Sıvıların Basıncı Konu Anlatımı

0
1224
sıvıların basıncı nasıl değişir

Merhaba arkadaşlar bu yazımızda sizlere sıvıların basıncı konu anlatımı yapacağız. Sıvılar, makaslanma zorlarını ya da gerilme zorlarını durdurmaz; yani, bir sıvı içine daldırılan bir cisim üzerinde mevcut olan zor, cismi sıkıştırmaya çalışır. Başka bir ifadeyle cisim üzerine akışkan tarafından uygulanan kuvvet, Şe­kil 1’de görüldüğü gibi cismin yüzeylerine daima diktir.

basınç
Şekil 1

Sıvıların basıncı, Şekil 2’de gösterilen düzenekle ölçülebilir. Düze­nek, bir yaya bağlı hafif bir piston içeren havası boşaltılmış bir silindirden iba­rettir. Düzenek akışkan içine daldırıldığında akışkan, piston Ürerine aşağı doğru basınç uygular ve akışkanın içe doğru olan kuvvetiyle, yayın dışa doğru olan kuvveti dengeleninceye kadar yay sıkışır. Akışkanın basıncı, ölçeklendiril­miş bu yayla doğrudan ölçülebilir. Eğer piston üzerine uygulanan normal kuvvet F ve pistonun yüzölçümü A ise düzeneğin daldırıldığı seviyedeki akışkanın P basıncı, söz konusu kuvvetin yüz ölçüme bölümü olarak tanımlanır; yani,

basınç birimi

dır. Basıncın, pistona uygulanan kuvvetin büyüklüğü ile orantılı olan skaler bir nicelik olduğuna dikkat ediniz.

sıvının basıncı
Şekil 2

Belli bir noktadaki basıncı tanımlamak için, Şekil 15.2’deki düzeneğe etki eden bir akışkanı inceleyelim. Söz konusu noktadaki dA çok küçük yüzey ele­manına akışkan tarafından uygulanan kuvvet dF ise, o noktadaki basınç

bir noktadaki basınç
Eşitlik 1

olur. Gelecek kesimde göreceğimiz gibi, akışkan içindeki basınç derinlikle de­ğişir. Bu nedenle, bir kabın düz yüzeyleri üzerindeki toplam kuvveti bulmak için yüzey üzerinden 1 eşitliğinin integralini almamız gerekir.

Basınç, birim yüzölçüm başına düşen kuvvet olduğu için, SI birim sisteminde N/m2 biriminde olur. Basıncın SI birimindeki öteki adı Paskal (Pascal/Pa) dır. Yani;

1 Pa ≡ 1 N/m2       (Eşitlik 2)

dir.

kar yüzeyi
Şekil 3

Şekil 3′ te kar ayakkabıları, yumuşak karın içine batmanızı önler; çünkü onlar, kar üzerinde sizin oluşturduğunuz aşağı yünlü kuvveti büyük bir yüzölçüm üzerine yayar ve kar yüzeyindeki basıncı azaltır.

Sıvıların Basıncı Derinlik Nasıl Değişir

Sıvıların Basıncı Derinlikle Nasıl Değişir?; Dalgıçlar tarafından çok iyi bilindiği gibi, su basıncı derinlikle artar. Aynı şe­kilde, atmosfer basıncı yükseldik artışıyla azalır; bu nedenle, çok yüksekten uçan uçakların basınçlı kabinleri olmalıdır.

maddelerin yoğunlukları
Tablo 15.1

Şimdi bir sıvı içindeki basıncın derinlikle lineer olarak nasıl arttığını gö­relim. Bir maddenin yoğunluğu, birim hacminin kütlesi, yani ρ = m/V olarak tanımlanır. Çizelge 15.1, çeşitli maddelerin yoğunluk­larını gösteriyor. Bu değerler sıcaklıkla biraz değişir, çünkü bir maddenin hac­mi sıcaklığa bağlıdır. Standart koşullar altında (0°C ve 1 at­mosfer basınçta) gazların yoğunluğu, katılar ve sıvıların yoğunluklarının yak­laşık 1/1000 i olduğuna dikkat ediniz. Normal koşullar altındaki bir gazın, moleküller arası ortalama uzaklığını ima eden bu fark, katı ve sıvıdakinden yaklaşık 10 kez daha büyüktür.

sıvıların basıncı
Şekil 4

Şekil 4’de görüldüğü gibi, şimdi durgun haldeki yoğunluğu ρ ve üst yü­zeyi atmosfere açık olan bir akışkanı ele alalım. ρ nun sabit olduğunu varsaya­lım. Bunun anlamı, sıvının sıkıştırılamaz olmasıdır. Yüzeyden h derinliğine uzanan ve A kesitli sanal bir silindirle sınırlandırılan bir sıvı örneğini seçelim.

Silindirin taban yüzeyine dıştaki sıvı tarafından uygulanan basınç P ve üst yüzeyindeki basınç da atmosfer basıncı Po’dır. Böylece, silindirin taban yüze­yine dıştaki sıvı tarafından yukarıya doğru uygulanan kuvvet PA ve üst yüzeyine atmosfer tarafından aşağı doğru uygulanan kuvvet ise P0A olur. Silindirde­ki sıvının kütlesi M = ρV = ρAh olduğundan silindirdeki sıvının ağırlığı Mg = ρAhg şeklinde yazılır. Silindir dengede olduğuna göre ona etki eden net kuv­vet sıfır olmalıdır. Pozitif y yönünü yukarıya doğru seçelim. Bu durumda den­ge koşulu,

sıvıların basıncı nediryada

sıvı basıncı nedir
Eşitlik 4

olur. Yani, üst yüzeyi atmosfere açık olan bir sıvının h derinliğindeki  P basın­cı, atmosfer
basıncından basıncın derinlikle değişimi ρgh miktarı kadar büyük­tür. Hesaplamalarda ve problemlerin çözümünde atmosfer basıncı,

P0 = 1 atm = 1,013 x 105 Pa

olarak alınır. Eşitlik 4, aynı yüksekliğe sahip olan bütün noktalardaki basın­cın aynı olduğunu ve kabın şeklinden etkilenmediğini ifade eder.

Sıvı içindeki basınç, yalnız sıvının derinliğine ve P0 ın değerine bağlı olduğundan, sıvının yüzeyindeki basınca yapılan herhangi bir artış, sıvının diğer bütün noktalarına aynen iletilmelidir. Bu ilke, ilk kez Fransız bilgini Blaise Pascal (1623-1662) tarafından bulundu ve Pascal Yasası olarak adlandırıldı. Bir akışkana uygulanan basınçtaki bir değişiklik akışkanın her noktasına ve ka­bın duvarlarına değişmeksizin aynen iletilir.

sıvıların basıncı konu anlatımı

Pascal yasasının önemli bir uygulaması, Şekil 5’de gösterilen su cende­residir. Büyüklüğü F1 olan bir kuvvet, yüzölçümü A1 olan küçük bir pistona uy­gulanmaktadır. Basınç, akışkan tarafından yüzölçümü A2 olan daha büyük bir pistona iletilmektedir. Her iki tarafta da basınç aynı olduğu için P =F1/A1 =F2/A2 yazılır. Boylece; F2 kuvveti, F1 kuvvetinden kuvvet-çarpma faktörü denilen A2/Al çarpanı kadar daha büyüktür. Akışkana ekleme ve çıkarma yapılmadı­ğından sol taraftaki pistonun d1 kadar aşağı hareket etmesiyle aşağıya itilen akışkan hacminin, sağ taraftaki pistonun da d2 kadar yukarı hareket etmesiyle yukarıya itilen akışkan hacmine eşit olmalıdır. Yani A1d1 = A2 d2 yazılır. Bura­dan kuvvet-çarpma faktörü d1/d2 şeklinde de yazılabilir. F1d1= F2d2 olduğuna da dikkat ediniz. Hidrolik frenler, araba asansörleri, hidrolik krikolar, çatallı kal­dırıcılar gibi aygıtlar bu ilkeyi kullanır.

Kaynakserway
Paylaşır mısınız?
Önceki İçerikNewton Kanunlarının Bazı Uygulamaları
Sonraki İçerikMutasyon Nedir ve Mutasyon Sonucu Oluşan Şaşırtıcı Hastalıklar
Elif Yaldız
Merhaba ben Elif Yaldız, bir süre Türkiye de Elektrik ve Elektronik Mühendisliği üzerine eğitim aldıktan sonra, hayat serüvenime yurt dışında Enerji Sistemleri Mühendisliği üzerine devam ettirmeye karar verdim. Burada sizlerle bilgi alış verişinde bulunmaktan memnuniyet duyuyorum.

Düşünceleriniz Nedir?