Basınç Konu Anlatımı
Basınç Konu Anlatımı
Katı Basıncı
Katı cisimlerin yer çekiminden dolayı bir ağırlıkları vardır. Ağırlıklarından dolayı bulundukları yüzey alanına dik bir kuvvet uygularlar. Basınç, katı haldeki cisimlerin birim yüzeye uyguladıkları dik kuvvete denir ve "P" harfi ile gösterilir.
Katı cisimlerin bulundukları yüzeye uyguladıkları basınç:
Basınç = Kuvvet / Yüzey Alanı
formülü ile hesaplanır.
Basınç birimi uluslararası birim sistemine (SI) göre Pascal (Paskal)’dır. Paskal “Pa” ile gösterilir. 1 N'luk dik bir kuvvetin 1 m²'lik bir yüzeye uyguladığı basınç 1 Pa’dır.
Katı basıncı formülünden de anlaşılacağı gibi basınç, uygulanan kuvvetin büyüklüğü ile doğru orantılıdır. Katı cisimlerde uygulanan kuvvetin kaynağı cismin ağırlığıdır. Dolayısıyla, cismin ağırlığı artarsa basınç artar, ağırlığı azalırsa basınç azalır.
Basınç kuvvetle doğru orantılıdır.
Katı Basıncını Etkileyen Unsurlar
Bir tuğlanın yere yaptığı basınç az, üst üste iki tuğlanın yaptığı basınç daha fazladır. Katı basıncını etkileyen diğer bir unsur ise yüzey alanıdır. Katı basıncı, yüzey alanı ile ters orantılıdır. Yüzey alanı artarsa basınç azalır, yüzey alanı azalırsa basınç artar.
Basınç yüzey ile ters orantılıdır.
Tuğlanın dik durumda yaptığı basınç, yatay durumda yaptığı basınca göre daha fazladır. Karda yürüyen hayvanların ayak izlerinin farklı olmasının nedeni, bu hayvanların uyguladıkları basıncın farklı olmasıdır. Toplu iğnelerin ucunun sivri yapılmasının amacı basıncı artırmaktır. Bıçakların keskin yüzeylerinin ince yapılmasının nedeni, yüzey alanını azaltarak basıncı artırmaktır.
Katılarda karşılıklı yüzeylerin farklı olması durumunda basınç değişir. Çivi ve vida gibi malzemelerin bir ucu geniş, diğer ucu sivri yapılarak basıncın değiştirilmesi sağlanır.
Katı cisimler üzerine uygulanan kuvvet, cisim tarafından büyüklüğü ve yönü değiştirilmeden iletilir. Bu yüzden katılar, basıncı aynı yönde iletir. Bildiğiniz gibi basınç, kuvvete ve yüzeyin büyüklüğüne bağlıdır. Bu nedenle kuvvetin uygulandığı yüzey ile cismin oturduğu ya da dayandığı yüzey birbirine eşit ise basıncın büyüklüğü değişmez.
Basıncı Artırmaya Örnekler
- Bıçağın ucunun sivri olması
- Sivri topuklu ayakkabının kuma gömülmesi
- Krampon tabanında sivri çiviler olması
- Kışın tekerlere zincir takılması
- Toplu iğnenin ucunun sivri olması
- Botların altının tırtıklı olması
- Patenlerin sivri olması
- Tavukların ayaklarının perdesiz olması
- Dişlerimizin keskin olması
- Tırnakların sivri olması
Basıncı Azaltmaya Örnekler
- Kamyonların teker sayısının çok olması
- Kepçe ve tanklarda palet gibi malzemelerin kullanılması
- Kar ayakkabılarının geniş olması
- Fil, deve ve ayı gibi hayvanların ayaklarının geniş olması
- Kaz ve ördeklerin ayaklarının perdeli olması
- Raptiyenin bastırdığımız ucunun geniş olması
- Traktör arka tekerlerinin geniş olması
Sıvı Basıncı
Katı maddelerin ağırlıklarından dolayı bulundukları yüzeye basınç uygulamaları gibi sıvı maddelerin de ağırlıkları olduğuna göre, sıvıların da basınç uyguladıkları söylenebilir. Sıvıların içerisinde bulunan cisimlere uyguladıkları basınca ise sıvı basıncı denir.
Sıvı basıncını; sıvının derinliği ve sıvının cinsi (yoğunluğu – özkütlesi) etkiler. Sıvıların basıncı bu özellikler ile doğru orantılıdır. Sıvının derinliği artarsa sıvı basıncı artar, derinlik azalırsa sıvı basıncı azalır. Aynı şekilde, sıvının yoğunluğu artarsa sıvı basıncı artar, yoğunluk azalırsa sıvı basıncı azalır. Sıvıların basıncı hesaplanırken:
Sıvı Basıncı = Yükseklik (derinlik) × Yoğunluk
P = h × d
formülü kullanılır.
(Yoğunluğu eşit olan sıvılardan derinliği (yüksekliği) fazla olanın kap tabanına uyguladığı basınç daha fazladır.)
Sıvıların basıncının etkisinden korunmak için dalgıçlar özel giysiler giyerler. Sıvıların akışkandır ve hacim değişimleri (sıkışma miktarı) azdır. Bu durum, sıvıların Blaise Pascal (Bleys Paskal)’a göre farklı bir özelliğe sahip olmasına yol açar. 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, emme basma tulumbaları, tamirhanelerde arabaların kaldırılması gibi alanlarda Paskal prensibinden yararlanılır.
(Sıvılar basıncı her yönde eşit büyüklükte iletir.)
(Sıvıların basıncını kabın şekli etkilemez. Yalnızca derinlik ve yoğunluk sıvı basıncını etkiler.)
Sıvıların, içinde bulundukları kaba ve içerisindeki cisimlere basınç uygulaması gibi atmosfer de ağırlığından dolayı Dünya üzerindeki varlıklara bir kuvvet uygular. Bu kuvvet de cisimler üzerinde basınç oluşturur. Gazların basıncının sebebi katı ve sıvılardakinden biraz farklıdır. 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.
Gazların Basıncı
- Gazlarda sıvı basıncına benzer şekilde yüzeye basınç uygular.
- Atmosferin üzerimize uyguladığı basınca açık hava basıncı denir.
- Gazlar bulundukları kabın tamamını doldurur, bu nedenle içinde bulundukları kabın her tarafına basınç uygular.
- Gazlar da sıvılar gibi akışkandır.
- Gazlar içerisinde bulunan cisimlere basınç uygular.
Açık hava basıncını ilk olarak Torricelli (Toriçelli) adlı bilim insanı ölçmüştür. Torricelli deneyinde 0 °C sıcaklıkta açık hava basıncını cıva basıncı ile dengelemiştir. Bu deneyde yaklaşık 1 m uzunluğunda ve 1 cm² kesit 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 °C 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 cıvadır. Yükseklere çıkıldıkça açık hava basıncı azalır.
Torricelli Deneyi
Torricelli deneyini deniz seviyesinde 0 °C sıcaklıkta gerçekleştirmiştir. Torricelli deneyinde cam borunun eğimli olması ve şeklinin farklı olması sonucu değiştirmez. Cıva yüksekliğini açık hava basıncı etkiler. Ayrıca cıva yerine farklı bir sıvı kullanıldığında da yükseklik değişebilir. Bu durumda sıvının yoğunluğu önemlidir. Yoğunluğu cıvanın yoğunluğundan daha fazla olanlar daha az yükselirken, yoğunluğu cıvanın yoğunluğundan daha az olan sıvılar çok fazla yükselir.
Açık Hava Basıncını Nasıl Anlarız
Aşağıdaki deneyde bardağın içerisine ağzına kadar su doldurulup, içinde hava kalmayacak şekilde üzeri kağıtla kapatılıyor. Bardak hızlıca ters çevrildiğinde suyun dökülmediği görülebilir. Aşağıdaki hava basıncı suyun dökülmesini engellemiştir.
Magdeburg Deneyi Magdeburg yarım küreleri hava olmayacak şekilde birleştirilir. Kürenin içerisindeki hava boşaltıldığında küreler birbirinden ayrılmaz. Çok güçlü atlar çektiklerinde birbirinden zorlukla ayırabilmiştir. Bu deney açık hava basıncının büyüklüğünü göstermektedir.
Isıtılan Teneke Kutu Deneyi
Teneke kutu ısıtılıp, ağzı sıkıca kapatıldıktan sonra soğumaya bırakıldığında teneke kutu içerisine doğru büzülür.
Çay Tabağı ve Çay Bardağı
Çay tabağı ve çay bardağı arasına su girdiğinde, tabak bardakla beraber tabakta kalkar. Bu olay açık hava basıncını gösterir.
Haşlanmış Yumurta Deneyi
Cam şişe içerisinde kibritle ateş yakılarak atılıp, şişenin ağzına haşlanmış yumurta yerleştirilirse şişe içerisinde ateş söndüğünde yumurta da şişe içerisine düşecektir.
Açık Hava Basıncı Nelere Bağlıdır
- Yerden yukarı çıkıldıkça açık hava basıncı azalır.
- Yüksek dağlara çıkıldığında havanın yoğunluğu azalır, bu nedenle basınçta azalır.
Kapalı Kaptaki Basınç
Kapalı kap içerisinde bulunan gaz tanecikleri hareket ederken kaba çarparak basınç oluşturur. Kapalı kaplardaki gazın basıncı “Manometre” ile ölçülür.
Basıncın Günlük Yaşamada ve Teknolojide Uygulamaları
a-Katı basıncı
- Bıçağın meyveyi kesmesi için ağzı keskinleştirilir. Bu sayede basınç artırılmış olur.
- Kışın karda ayağımızın batmaması için geniş tabanlı kar ayakkabıları giyeriz.
- Baltanın ağzının bilenmesi katı basıncını artırır.
b- Sıvı basıncı
- Otomobilin fren sistemini çalıştırmak için sıvı basıncından yararlanılır.
- Hidrolik liftlerle çok büyük ağırlıklar kaldırılabilmektedir. Liftler sıvı basıncından yararlanılarak yapılmıştır.
- İtfaiye, kamyon, vinç gibi araçlarda kaldırma işlemi için sıvı basıncından yararlanılır.
- Bahçe hortumunun ucu sıkıştırıldığında su daha ileri gider. Sıvı basıncı artırılmış olur.
- Şırınganın içerisine sıvı çekmek için sıvı basıncı kullanılır.
c- Gaz basıncı
- Pipet ile meyve suyunu içmek için açık hava basıncından yararlanırız.
- Boya makinelerinde gaz basıncından yararlanılır.
- Emme basma tulumbalarda açık hava basıncından yararlanılır.
- Yangın tüpü, mutfak tüpü ve oksijen tüpünde gaz basıncından yararlanılır.
- Parfümlerde gaz basıncından yararlanılır.
- Otomobil hava yastıklarında gaz basıncından yararlanılır.
- Elektrikli süpürgenin tozu çekmesi hava basıncı ile gerçekleşir.
- Vantuzların cama yapışması hava basıncı sayesinde olur.
- Vakumlu poşetler içerisinde hava basıncı alınmıştır.
- Tıkanan lavaboları açmakta kullanılan lavabo açıcılar açık hava basıncından yararlanılır.
- Deniz seviyesinden yükseklere çıkıldıkça açık hava basıncının azalmasından dolayı kulaklarımız tıkanır, burnumuz kanar. (Kulak tıkanıklığı basınç artmasından da kaynaklanabilir.)
- Zeytinyağ tenekesinden yağ boşaltılırken yağın düzgün akabilmesi için tenekeye ikinci bir delik daha açılır.
- Çay demliğinden çayın daha fazla akması için kapağın açılması gerekir.
