BASINÇ

BASINÇ

Cisimler yere uyguladıkları ağırlıklarından dolayı basınç oluşturur. Bir cismin yere uyguladığı dik kuvvete basınç denir. Bir cismin basıncı ağırlığı ve cismin yüzey ile temas eden alanının değişmesiyle değişir. Basınç “P” ile gösterilir. Birimi ise pascal’dır ve “pa”, “atm” ve “N/m₂” şeklinde de ifade edilir.

Günlük Hayatta Basınç;

• Kışın çok kar yağan bölgelerde yaşayan insanlar kara batmamak için geniş tabanlı kar ayakkabıları giyerler.
• Bir ekmeği dilimlerken bıçağın keskin tarafını kullanırız. Aynı ekmeği bıçağın sırtıyla kesmeye çalıştığımızda daha büyük bir kuvvet uygulamak zorunda kalırız.
• Bataklık bir ortamda ördek ayakları perdeli olduğu için rahatça yürüyebilirken tavuk batar.
• Deniz ya da gölde derinlere daldığımızda vücudumuza etki eden kuvvet artar. Bu ve bunlar gibi birçok olayın nedeni basınçtır.

Katı Basıncı

Ekmek keserken, meyve soyarken, bıçağın keskin kısmını kullanırız. Aynı kuvveti uygulasak da bıçağın kalın tarafıyla ekmeği kesemez, meyveyi soyamayız. Zeytine kaşık batırmak çok zordur, ama çatalı az bir kuvvet uygulayarak zeytine batırabiliriz. Bunu nedeni basınca etki eden faktörlerdir.

Katılar ağırlıklarından dolayı bulundukları yüzeye basınç uygularlar. Ağılıklarını kütlesi ve yer çekimi değiştirdiğinden basınca da yerçekimi ve kütle etkili diyebiliriz. Basıncı hesaplarken 'birim yüzeye' etkili olan kuvvet olduğu için burada temas edilen yüzeyin sadece bir birimine ne kadar etki edildiğini ve uygulanan kuvvet dik değil ise dik kuvvetin ne kadar olduğunu bulmamız gerekir.

Resme Bakacak Olursak:

• 
• Yukarıdaki basıncın nasıl bulunduğunu belirten formüldür.
• Yüzeye gelen dik kuvveti oluşturan cismin ağırlığıdır bu nedenle;
• demek yanlış olmayacaktır.
• Burada birimleri incelersek eğer;
• şeklinde olduğu görülür.

Katı Basıncının Ağırlık ile İlişkisi: Katılarda basınç üzerine uygulan kuvvet veya ağırlık ile doğru orantılıdır. Yani katılarda ağırlık veya üzerine uygulanan kuvvet artarsa basınç artar.

Katı Basıncının Yüzey Alanı ile İlişkisi: Katılarda basınç yüzey alanı ile ters orantılıdır. Yüzey alanı artarsa basınç azalır ya da yüzey alanı azalırsa basınç artar.

Aşağıdaki soru örneklerine bakalım.

Sıvı Basıncı

Katılar gibi sıvıların da bir basıncı vardır. Sıvılar bulundukları kapta temas eden her noktaya basınç uygularlar. Akışkanlığı sayesinde sıvılar kabın şeklini alırlar ve böylece temas eden her noktada basınç oluştururlar.

Sıvıların basıncı Yükseklik (Derinlik), Yoğunluk (Cins) ve Yerçekimi ivmesinden etkilenir.

P _{(SIVI BASINCI)} = h _{(DERİNLİK )} . d _(YOĞUNLUK) . g _{( YER ÇEKİMİ İVMESİ )}

Sıvı Basıncının Derinlik ile İlişkisi:

• Sıvı basıncında; derinlik artarsa kabın tabanına uygulanan basınç artar. Yani derinlik ile basınç arasında doğru orantı vardır.
• Yandaki kapta Biri h kadar, diğeri 2h kadar doldurulmuş iki beher bulunmakta.
• Bunlar arasındaki basınçları P _X>P_Y şeklinde tanımlarız.
• Aynı şekilde ilk kapta h noktasında kaba yaptığı basınç ve tabana yaptığı basınç arasında fark oluşur.

Sıvı basıncı derinlik ilişkisi

Videoya baktığımızda 3 farklı yükseklikten açılmış deliğe sahip içi su dolu bir kap görmekteyiz. Burada tek değişken deliklerin yükseklikleri olmuş. Deliklerden çıkan suyun en alttaki Z deliğinden daha uzağa gittiğini görmekteyiz. Sırasıyla Y ve X deliklerinde suyun daha yakına düştüğü görülmektedir. Bunun nedeni suyun yüzeyi ile olan mesafenin Z de fazla, Y de daha az ve X de en az olduğu diyebiliriz. Z deliğinin basıncı hesaplanırken Z noktasından itibaren , X noktası basıncı hesaplanırken X noktasından su yüzeyine kadar olan yer düşünülmelidir.

Yükseklik miktarları verilmediği göz önüne alırsak burada Px ( X noktasındaki basınç ) < Py ( Y noktasındaki basınç ) < Pz ( Z noktasındaki basınç ) kesin olarak söylenebilir.

Sıvı Basıncının Yoğunluk ile İlişkisi:

• Sıvı basıncında; yoğunluk artarsa kabın tabanına uygulanan basınç artar. Yani yoğunluk ile basınç arasında doğru orantı vardır.
• Yandaki kaplarda biri d, diğeri 2d öz kütleli X ve Y sıvıları aynı miktarda bulunmaktadır.
• Burada 2d > d olacağından Px > Py olacaktır.
• Öz kütlesi fazla olan sıvının kaba yapacağı basınç da fazla olacaktır.

Sıvı Basıncı Yerçekimi ile İlişkisi:

Sıvı basıncı yerçekimi ile doğru orantılıdır. Yerçekimi arttıkça sıvı basıncıda artar. Sıvı derinliği ve sıvı cinsi aynı olmak şartı ile Dünya’da Ay’dakinden daha yüksek sıvı basıncı elde edilir.

PASCAL PRENSİBİ

Sıvıları oluşturan tanecikler arası boşluklar çok az olduğu için Sıvılar sıkıştırılamaz kabul edilirler. Bu nedenle kapalı bir kaptaki sıvıya uygulanan basınç, bu sıvının ve kabın iç yüzeyinin her noktasına aynen ve dik olarak iletilir. Bu kural Pascal Prensibi olarak bilinir.

• Pascal prensibi kapalı kaplarda bulunan sıvılar ve gazlar için geçerlidir.
• Pascal prensibine göre sıvılar basıncın büyüklüğünü değiştirmeden yön ve doğrultusunu değiştirirler.
• Pascal prensibine göre basıncın etki ettiği yüzeyin yeri (konumu) ve büyüklüğü değiştirilerek istenilen yönde ve büyüklükte basınç kuvvetleri elde edilebilir.

Not: Basınç değişmez, fakat basınç kuvveti alanın büyüklüğüne göre değişir. Pascal prensibi ile ilgili dikkat etmeniz gereken nokta kuvvetin değil basıncın aynen iletilmesi.

Sıvı basıncına neler etki etmez?

• Sıvının kütlesi
• Sıvının hacmi
• Kabın şekli
• Kabın büyüklüğü
• Sıvının yüzey alanı

Açık Hava (Atmosfer) Basıncı

Havanın moleküllerinin bir ağırlığı var ve bu moleküllerin canlı ve cansız varlıklar üzerinde bir kuvvet uygular. Bu kuvvetin birim yüzeye düşen etkisine ise açık hava basıncı denir.

Özellikleri:

• Açık hava basıncı P0 ile gösterilir.
• Deney sonucunda deniz seviyesinde 0 C’ taki açık hava basıncının 76 cm cıva basıncı olduğunu ifade eder.
• 76 cmHg = 1Atmosfer (atm)
• P0 = 76 cmHg bu değer yaklaşık 100.000 Paskal’ a eşittir.
• Açık hava basıncı BAROMETRE ölçüm araçlarıyla ölçülür. ( cıvalı düşük basınç, metal yüksek basınç için kullanılır.)
• Aynı deneyin değişik kesitteki borularla, daha uzun veya bu boruların değişik açılarla yerleştirilerek yapılması durumunda da borudaki cıva seviyesinin yine 76 cm olduğu gözlenir.

AÇIK HAVA BASINCININ ETKİLERİ:

• Ağzı kâğıtla kapatılan bardağın dökülmemesi Bu durumun sebebi; kâğıda alttan etki eden açık hava basıncının, üst taraftan etki eden sıvı basıncından büyük olmasıdır.)
• Plastik Şişenin büzüşmesi,ısıtılan tenekenin büzülmesi
• Pipetle su içmek
• Enjektöre sıvı çekilmesi
• Yüksek yerden aşağı inerken kulağımızın tıkanması
• Çay bardağının altındaki tabağın yapışması
• Vantuzlar cama açık hava basıncı sayesinde yapışır.
• İki ucu açık cam boru suya daldırılıp bir ucu kapatılarak sudan çıkartılırsa, cam boruda kalan su dökülmez.
• Lavabo pompası düz bir zemin üzerine konup üzerine kuvvet uygulanarak içindeki hava boşaltılırsa, uygulanan açık hava basıncını dengeleyen hava dışarı çıkartıldığı için açık hava basıncı daha az dengelenir ve pompa olduğu yere yapışır (ve güçlükle kaldırılır).
• Vakumlama olayı
• Tulumbalardan suyun çekilmesi!
• İçine yanan kibrit atılan bir cam şişenin ağzına yumurta konulduğunda yumurtanın kendiliğinden cam şişenin içine düğmesi

Toriçelli Deneyi: Açık hava basıncı ilk defa 1643 yılında İtalyan bilim adamı Toriçelli tarafından ölçülmüştür.

Deneyin gerçekleştiği ortam şartkarı;

• Deniz seviyesinde,
• 0 °C taki ve Nemsiz hava
• 1 m (çapı 1 cm2) uzunluğunda ve bir ucu kapalı cam boruyu
• Cıva kullanarak. (cam boru tamamen Civa dolu)

Toriçelli 1m uzunluğundaki cam boruya ağzına kadar civa(Hg) doldurup civa ile dolu bir kabın içine ters çevirmiştir.Boru içindeki civanın bir kısmı kaba dökülmüş, fakat cam boruda 76 cm yüksekliğinde civa sabit kalmıştır. Toriçelli bu deneyi deniz seviyesinde 0 0C sıcaklıkta civa ile yapmıştır. Toriçelli borudaki civanın tamamen kaba boşalmamasının nedenini açık hava basıncı olarak tespit etmiştir. Açık hava basıncını ölçen araçlara barometre denir. Deniz seviyesinden yükseklere doğru çıkıldıkça açık hava basıncı azalır.