- Katı basıncını p = F / S formülüyle hesaplamak
- Sıvının derinlikteki basıncını bulmak ve Pascal ilkesini açıklamak
- Açık hava basıncının nasıl ölçüldüğünü ve yükseklikle nasıl değiştiğini açıklamak
Karda normal botlarla yürürken ayakların batar, kayakla ise karın üstünde rahatça kayarsın. Keskin bir bıçak ekmeği kolayca keser, kör bıçak ise sadece ezer. Her iki durumda kuvvet aynıdır; farkı yaratan basınçtır.
Katıların basıncı
Bir yüzeye dik olarak etki eden kuvvetin o yüzeyin alanına oranı. Birimi pascal'dır: 1 Pa = 1 N/m².
- pbasınç, pascal (Pa) cinsinden
- Fyüzeye dik etki eden kuvvet, N cinsinden
- Syüzeyin alanı, m² cinsinden
45 kg kütleli Leyla karın üzerinde duruyor. İki botunun tabanlarının toplam alanı 300 cm², kayaklarının alanı ise 0,3 m². Her iki durumda Leyla'nın kara uyguladığı basıncı bul (g = 10 N/kg).
Çözümü gösterÇözümü gizle
Botlarla: S = 300 cm² = 0,03 m², p = 450 N / 0,03 m² = 15 000 Pa (15 kPa).
Kayaklarla: p = 450 N / 0,3 m² = 1500 Pa.
Kayaklarda basınç 10 kat küçüktür; bu yüzden Leyla karda batmaz.
- Basıncı azaltmak için alan büyütülür: traktörün geniş paletleri, binanın geniş temeli, kayaklar.
- Basıncı artırmak için alan küçültülür: keskin bıçak, iğne, çivi.
Sıvı basıncı ve Pascal ilkesi
Sıvı, kendi ağırlığı nedeniyle kabın tabanına ve çeperlerine, ayrıca içindeki cisimlere basınç uygular. Derinlik arttıkça basınç da artar: dalgıç ne kadar derine inerse kulaklarında o kadar çok basınç hisseder.
- ρsıvının yoğunluğu, kg/m³ cinsinden (su için 1000 kg/m³)
- gyer çekimi ivmesi, ≈ 9,8 N/kg
- hsıvı sütununun yüksekliği (derinlik), m cinsinden
Sıvının derinlikteki basıncı (hidrostatik basınç)
Bir dalgıç 10 m derinliğe iniyor. Suyun ona uyguladığı basınç ne kadardır? (ρ = 1000 kg/m³, g = 10 N/kg)
Çözümü gösterÇözümü gizle
İlginçtir ki bu, yaklaşık olarak normal açık hava basıncına eşittir: her 10 m su yaklaşık bir “atmosfer” daha ekler.
Kapalı bir kaptaki sıvıya ya da gaza uygulanan basınç, onun her noktasına ve her yöne aynen iletilir.
Bir hidrolik kaldıracın küçük pistonunun alanı 5 cm², büyük pistonununki 500 cm². Küçük pistona 200 N kuvvet uygulanıyor. Büyük piston ne kadar kuvvet uygular?
Çözümü gösterÇözümü gizle
F₂ = F₁ · S₂ / S₁ = 200 N · 500 / 5 = 20 000 N.
Kuvvet 100 kat artar; bu, kütlesi yaklaşık 2 ton olan bir otomobili kaldırmaya yeter.
Açık hava basıncı
Dünya'yı saran havanın da ağırlığı vardır; bu yüzden hava her şeye basınç uygular. 1643'te İtalyan bilim insanı Evangelista Torricelli, açık hava basıncının yaklaşık 76 cm yüksekliğinde bir cıva sütununu dengeleyebildiğini gösterdi. Normal açık hava basıncı 76 cmHg, yani yaklaşık 101 300 Pa'dır. Barometre ile ölçülür.
- Yükseldikçe hava seyrelir ve basınç azalır: yere yakın yerlerde her 12 m'de yaklaşık 1 mmHg.
- Pipetle meyve suyu içerken pipetteki havayı çekersin; açık hava basıncı da meyve suyunu yukarı iter.
- Lastik vantuzu cama bastırınca altındaki hava çıkar ve açık hava basıncı onu cama bastırır.
Önemli noktalar
- Basınç = kuvvet / alan: p = F / S, birimi pascal (1 Pa = 1 N/m²).
- Alan küçüldükçe basınç artar, alan büyüdükçe basınç azalır.
- Sıvı basıncı derinlikle artar: p = ρ · g · h.
- Pascal ilkesi: basınç sıvı ve gazlarda her yöne aynen iletilir; hidrolik makineler buna dayanır.
- Normal açık hava basıncı ≈ 76 cmHg ≈ 101 300 Pa'dır ve yükseklikle azalır.
Kendini test et
10 soru. Her doğru cevap XP kazandırır.