Basınç

 

Doğadaki tüm varlıklar, ağırlıkları nedeniyle bulundukları zeminlere kuvvet uygular. Varlıkların birim yüzeye uyguladıkları dik kuvvete basınç adı verilir. Katı, sıvı ve gazlar da sahip oldukları ağırlıkları nedeniyle bulundukları ortamlara basınç uygular. Basınç birimi pascal’dır ve “Pa” ile gösterilir.

Katı Basıncı:

• Katı maddeler ağırlıkları nedeniyle bulundukları yüzeye kuvvet uygular. Katıların birim yüzeye uyguladıkları dik kuvvete katı basıncı
• Katı basıncı cismin sahip olduğu ağırlığın(kuvvet) cismin temas yüzeyine bölünmesi ile bulunur.

Örnek: 200 Newton ağırlığa sahip olan aşağıdaki katı cismin yere uyguladığı basınç ne kadardır?

Çözüm: Verilen cismin yere temas eden yüzey alanını bulalım; 20m x 5m = 100 m²

Basınç: Ağırlık(kuvvet) / Yüzey Alanı

Basınç: 200 Newton / 100 m²                            

Basınç: 2 Newton / m²

 

• Bir cismin sahip olduğu olduğu ağırlık değişmeden temas yüzeyi azalırsa basınç artar, temas yüzeyi artarsa basınç azalır.

• Temas yüzeyi sabit tutulup cismin sahip olduğu ağırlık artırılırsa basınç artar, cismin sahip olduğu ağırlık azaltılırsa basınç azalır.

Unutma! Katıların basıncı cismin ağırlığı ile doğru orantılı, cismin temas yüzeyi ile ters orantılıdır.

• Katı bir cismin ağırlığı ve yüzey alanı aynı oranda artarsa basınç değişmez.

• Katı bir cisim dik olarak tam ortadan veya düzgün bir şekilde herhangi bir yerinden kesilirse basınç değişmez.

• Katı bir cisim herhangi bir yerinden orantısız bir şekilde düzgün kesilmez ise basınç değişir.

• Katılar üzerine uygulanan kuvveti aynen iletir. Fakat oluşan basınç temas yüzeyine göre değişir.

 

Katı basıncına günlük hayattan örnekler:

• Bıçağın ağzının keskin yapılması sayesinde basınç artar ve daha kolay bıçakla kesim yaparız.
• Çivi, toplu iğne, raptiye uçlarının sivri olması sayesinde basınç artar ve daha kolay delme, tutturma işlemleri yapılır.
• Kramponların altında sivri çivilerin olması ile basınç artar ve futbolcuların zemine tutunması kolaylaşır.
• Kışın araçların tekerine zincir takılması, araçların kış lastiği takması basıncı artırır ve karda kayma olayları azalmış olur.
• İki ayak yerine tek ayakta durmak basıncı artırır. Çünkü yüzey alanını küçültmüş oluruz.
• Buz pateninin altı ince olması basıncı artırır.
• Hortumun ucu sıkıştırılıp yüzey küçültülürse basınç artar ve su daha uzağa fışkırır.
• Kamyonların tekerlek sayısının fazla olması basıncı azaltır ve kamyonların ağır yüklerde bile yere daha az basınç uygulamasını sağlar.
• Kar ayakkabısının geniş olması basıncı azaltır ve kar üstünde rahat hareket etmeyi sağlar.
• Kepçe, tank gibi araçların paletli olması sebebiyle basınç azalır ve batmadan yol alırlar.
• Traktörlerin arka tekerlekleri geniş yapılarak basınç azaltılmış ve toprağa batması önlenir.
• Trenlerde tekerlek sayısının çok olması, yüzeyi büyütür ve basıncı küçültür.
• Gergedan, fil gibi hayvanların Ayak tabanlarının geniş olması vücut ağırlıklarının yapmış olduğu basıncı azaltır.
• Ördek veya kazların ayak parmaklarının arasında perdeleri bulunduğu için uygulayacağı basınç küçülür ve bu nedenle bataklıkta batmazlar.

Sıvı basıncı:

• Sıvılar ağırlıklarından dolayı bulundukları kabın her yerine ve içindeki cisimlerin her yerine kuvvet uygular. Uyguladıkları bu kuvvet etkisi ile basınç oluşur.
• Sıvı basıncı sıvının derinliğine, yoğunluğuna ve yer çekim ivmesine bağlıdır.

• Yoğunluğu eşit olan sıvılardan yüksekliği(derinliği) fazla olanın sıvı basıncı da fazladır.

• Derinliği(yüksekliği) eşit olan sıvılardan yoğunluğu fazla olanın kap tabanına uyguladığı basınç daha fazladır.

• Sıvıların yaptığı basınç; kabın şekline, madde miktarına ve kabın yere temas eden yüzeyine bağlı değildir.

• Sıvıların basıncını kabın şekli etkilemez. Yalnızca derinlik ve yoğunluk sıvı basıncını etkiler.

• Aynı kabın farklı noktalarından açılan deliklerden sıvıların fışkırma mesafeleri derinlikten kaynaklı sıvı basıncı ile doğru orantılıdır. Kabın tabanına indikçe basınç artar ve fışkırma mesafesi artar.

• Özdeş kapların içerisine farklı yoğunlukta sıvılar konulup, her iki kabında aynı noktasından açılan deliklerden sıvının fışkırma mesafesi yoğunluğu fazla olan sıvının bulunduğu kapta daha fazladır.

• Şekildeki düzgün kaba akış hızı sabit olan musluktan su akıyor. Suyun yüksekliği zamanla düzgün olarak arttığı için kabın tabanındaki sıvı basıncı da zamanla düzgün olarak artar.

• Şekildeki kaba akış hızı sabit olan musluktan su akıyor. Kap yukarı doğru daraldığı için kaptaki sıvı yüksekliği zamanla daha hızlı artmaktadır. Dolayısıyla kabın tabanına etki eden sıvı basıncının artış miktarı artarak şekildeki gibi olur.

• Yine şekildeki kaba akış hızı sabit olan musluktan su akıyor. Kap yukarı doğru genişlediği için kaptaki sıvı yüksekliğindeki artış zamanla yavaşlayacaktır.

• Sıvıların akışkandır ve hacim değişimleri(sıkışma miktarı) azdır. Bu durumlardan dolayı sıvılar Blaise Pascal(Bleys Paskal)’a göre farklı bir özelliğe sahiptir. Kapalı kaptaki sıvıların herhangi bir noktasına basınç uygulandığında sıvılar bu basıncı her yöne ve eşit büyüklükte iletir. Sıvıların bu özelliği Paskal prensibi olarak adlandırılır.

• Sıvıların bu özelliği teknolojide birçok alanda kullanılır. Örneğin; arabalarda hidrolik fren sistemi, bileşik kaplar, su cendereleri, sıvılı manometre ve barometreler, vinçler, hidrolik asansörler, İtfaiye merdivenleri, berber koltukları, otomobil kaldırıcı liftler.

Gaz basıncı:

• Katı ve sıvı cisimlerin basıncını oluşturan kuvvetin kaynağı ağırlıklarıdır. Ancak gazlarda kuvvetin kaynağı ağırlıktan daha çok gaz taneciklerinin içerisinde bulundukları kabın yüzeyine çarpmasıdır. Gaz tanecikleri sıvı ve gazlara göre daha hareketlidir bu yüzden yüzeye çarparak kuvvet oluştururlar. Bu kuvvet de çarptığı yüzeyde basınç oluşturur.
• Dünya’yı saran atmosfer tabakasındaki gazların oluşturduğu basınca açık hava basıncı denir.
• Atmosfer basıncı Patm veya Paçık hava şeklinde gösterilir. Birimi bar veya cm-Hg’dır.
• Açık hava basıncını ölçen alete barometre Kapalı kaplardaki gaz basıncını ölçen alete manometre denir.
• Açık hava basıncını ilk ölçen Toriçelli’dir. Torricelli deneyinde 0 ^oC sıcaklıkta açık hava basıncını cıva basıncı ile dengelemiştir. Bu deneyde yaklaşık 1m uzunluğunda 1 cm²kesit alanına sahip cam boruyu cıva ile doldurmuş ve içerisinde cıva olan bir kaba ters olarak batırmıştır. Borudaki cıva yüksekliğini 76 cm olarak ölçmüştür. Buna göre 0 ^oC sıcaklıkta deniz seviyesinde hava basıncı 76 cm yüksekliğinde cıva ile dengelenmiştir. Bu deney sonucunda bulunan değer açık hava basıncı veya atmosfer basıncı olarak adlandırılmıştır. Açık hava basıncı deniz seviyesinde en yüksek değere sahiptir ve Torricelli deneyine göre 76 cm civa’dır.

• Barometredeki h cıva seviyesi;
  1. Borunun şekline,
  2. Borunun eğikliğine,
  3. Borunun kalınlığına veya kesit alanına
  4. Civa kabındaki civanın miktarına
  5. Boruya konulan civa miktarına bağlı değildir.
• Barometredeki h cıva seviyesi;
  1. Kullanılan sıvının cinsine,
  2. Deniz seviyesinden yüksekliğe,
  3. Havanın sıcaklığına
  4. Havanın nemli olmasına bağlı olarak h cıva seviyesi değişir.

• Deniz seviyesinden yukarılara çıkıldıkça açık hava basıncı azalır. Bunun sebebi yukarılara çıkıldıkça hava taneciklerinin miktarı azalması ve tanecikler arası mesafenin artmasıdır.

• Deniz seviyesinden yukarılara doğru çıkıldıkça açık hava basıncı azalır. Bu yüzden serbest bir şekilde gökyüzüne doğru hareket etmekte olan esnek çocuk balonuna uygulanan basınç azalacağı için balonun hacmi yukarı çıkıldıkça artar. Balonun hacminin artışının nedeni balonun iç basıncının, balona etki eden dış basınca eşitlenmesidir.

Gaz basıncına günlük hayattan örnekler:

• Hastanelerde kullanılan oksijen tüpleri, evlerde ve arabalarda kullanılan LPG, Yangın söndürme tüpleri gazların yüksek basınç altında sıvılaştırılmasıyla elde edilir.
• Ağzı açık damacanayı bir süre ısıtıp daha sonra damacananın ağzı kapatılırsa damaca açık hava basıncının etkisi ile içe çöker.
• Elektrikli süpürgenin tozu çekmesi hava basıncı ile gerçekleşir.
• Pipetle meyve suyu içmek açık hava basıncı etkisiyle gerçekleşir.
• Lavabo açma pompası ve fayansa yapışan vantuzlu askılarda hava basıncından yararlanılır.
• Evlerde kullanılan damacanalarda gaz basıncından yararlanılır.
• İçi tamamen su dolu bardağın ağzına kağıt kapatarak ters çevirdiğimizde suyun dökülmediğini görürüz. Bunu sağlayan açık hava basıncıdır.
• Boya makinelerinde gaz basıncından yararlanılır.
• Parfümlerde gaz basıncından yararlanılır.
• Otomobil hava yastıklarında gaz basıncından yararlanılır.
• Vakumlu poşetler içerisinde hava basıncı alınmıştır.
• Çay bardağını çay tabağına koyarsanız sıcaktan dolayı aradaki hava azalacak, bu yüzden aradaki havanın basıncı azalacaktır. Bunun bir sonucu olarak çay tabağı siz bardağı tutup kaldırdığınızda yapışmış gibi birlikte gelecektir.
• Tek taraftan küçük bir delik açılan yağ tenekesindeki yağ dökülmez. Bunun nedeni deliğe uygulanan açık hava basıncının yağın dökülmesini engellemesidir. İki taraftan delik açılırsa, diğer delikten tenekenin içine hava girer ve yağın itilerek dışarı çıkmasını sağlar.

 

 

 

“BASINÇ” KONU ANLATIMINI PDF OLARAK İNDİR.