Fizik-Basınç

Katı sıvı ve gazlar ağırlıkları nedeniyle bulundukları yüzeye bir kuvvet uygularlar. Kuvvetin kaynağı ne olursa olsun birim yüzeye dik olarak etki eden kuvvete basınç(P), bütün yüzeye dik olarak etki eden kuvvete de basınç kuvveti(F) denir.


Basınç ile basınç kuvveti arasında; P=F/S bağıntısı vardır.

KATILARDA BASINÇ:

Katı cisimler ağırlıkları nedeniyle bulundukları yüzeye basınç yaparlar. Taban alanı S, ağırlığı G olan katı bir cisim, bulunduğu yüzeye; P=h.d kadar bir basınç uygularlar.

1. Katılarda basınç kuvveti daima katının ağırlığı kadardır. Dolayısıyla katı cismi hangi yüzeyi üzerine koyarsak koyalım basınç kuvveti değişmez.
2. Düzgün katıların (küp, dikdörtgenler prizması, silindir) zemine yaptıkları basınç P=h.d ile de hesaplanabilir. Burada h cismin yüksekliği, d ise özkütlesidir.

3. Katılar uygulanan kuvveti kendi doğrultusunda aynen iletirken, basıncı aynen iletmezler. Katılarda basınç genel olarak yüzeyle ters orantılıdır. Bundan yararlanarak kesici ve delici aletler yapılır.

Birimi N/m2=Pascal, dyn/cm2=Bar

SIVILARDA BASINÇ:

Bir kaptaki sıvı ağırlığı nedeniyle bulunduğu kabın her noktasına basınç uygular. Sıvı içindeki herhangi bir noktadaki sıvı basıncı;

1. Sıvının yoğunluğu ile doğru orantılıdır.

2. Sıvının üst yüzeyine olan uzaklıkla doğru orantılıdır.

3. Sıvının derinliği aynı kalmak şartıyla kabın şekline ve içindeki sıvı miktarına bağlı değildir.

Sıvı basınç kuvveti (F): Bir sıvının ağırlığı nedeniyle içinde bulunduğu kabın herhangi bir yüzeyinin tamamına uyguladığı dik kuvvete sıvı basınç kuvveti denir. Bu kuvvet;
F=h.d.S
bağıntısı ile bulunur. Burada;
h: ilgili yüzeyin orta noktasının sıvının üst yüzeyine uzaklığı
d: sıvının özkütlesi
S: ilgili yüzeyin alanıdır.
Şekildeki gibi bir kap içinde h yüksekliğinde d özkütleli sıvı varsa S1, S2, S3 yüzeylerine etkiyen sıvı basınç kuvvetleri;





F1=h×d×S1
F2=h2×d×S2=h/2×d×S2
F3=h2×d×S3=h/2×d×S3 olur

Pascal Prensibi: Sıvılar basıncı aynen her doğrultuda iletirler. Sadece doğrultu ve yönünü değiştirirler. Bundan yararlanarak su cenderesi, hidrolik fren... gibi sistemler yapılabilir.
Şekildeki su cenderesinde basıncın etki yüzeyi değiştirilerek istenilen büyüklükte basınç elde edilebilir.




’dir. F kuvvetinin yaptığı basınç her noktaya aynen iletileceğinden, P1=P2 den F1/S1=F2/S2 olur.


GAZLARDA BASINÇ:

Açık hava basıncı (P0): Atmosfer adını verdiğimiz ve kalınlığı kilometreleri bulan hava yerküreyi kuşatmaktadır. Açık hava hem yeryüzüne hem de içerisinde bulunan bütün yüzeylere ağırlığı nedeniyle bir kuvvet uygular. Bu kuvvetin yüzeyin birim alanına düşen kısmına açık hava basıncı yada atmosfer basıncı denir.

Toriçelli deneyi:


Toriçelli 80-90cm uzunluğunda bir cam boru alarak tamamen civa ile doldurmuştur. Daha sonra civa dolu cam boruyu ters çevirerek, içerisinde civa bulunan civa kabına koyduktan sonra burudaki civanın bir kısmının civa kabına boşaldığını ve 76cm yüksekliğini alacak şekilde dengede kaldığını gözlemiştir. Civanın tamamen boşalmamasının sebebi, açık hava basıncının borudaki civa basıncını dengelemesidir. Yani borudaki civa(sıvı) basıncı kaptaki civanın üst yüzeyine etkiyen açık hava basıncına eşittir. Toriçelli bu deneyi değişik kesitteki borularla denemiş ve sonucun değişmediğini gözlemiştir. O halde civa yüksekliği borunun kesitine bağlı değildir. Toriçelli bu deneyi deniz kıyısında ve sıcaklığın 0°C olduğu bir günde yapmıştır.

Civanın özağırlığı 13.6 olduğundan borudaki sıvı basıncı(ki bu basınç açık hava basıncına eşittir);

P0=h×d=1Atm olur.
Açık hava basıncını ölçen aletlere barometre denir. Barometredeki civa seviyesi her 10.5m yüksekliğe çıkıldıkça 1mm düşer. Bundan yararlanarak rakım ölçülür.

Kapalı Kaplardaki Gazların Basıncı: Sıvılar gibi gazlarda içinde bulundukları kabın çeperlerine basınç uygularlar. Bu basınç gaz moleküllerinin hareketinden ileri gelir. Kapalı bir kapta bulunan gaz basıncı;

1. Hacimle ters orantılıdır. Sıcaklık sabit kalmak şartıyla hacim azaldıkça basınç artar.
2. Hacim sabit kalmak şartıyla, sıcaklık arttıkça basınç artar.
3. Molekül sayısı ile doğru orantılıdır. Hacim sabit iken molekül sayısı arttıkça basınç artar.
Bu üç madde ideal gaz denklemi ile ifade edilir;
P.V=n.R.T

P: basınç V: hacim
n: molekül sayısı R: genel gaz sabiti
T: sıcaklık(T=273+t°C)