|
Prof. Dr. Sinsi
|
Basınç Nedir ? Basınç Birimleri
B A S I N Ç
Bir kumsalda yada karda sivri topuklu ayakkabı ile yürümek neden zordur ? Çivi ve rabdiyelerin başının geniş yapılmasının nedenini hiç düşündünüz mü?
Yeryüzünde bulunan bütün maddeler ağırlıkları nedeniyle bulundukları yüzeye bir kuvvet uygular Bir otomobil yere değen dört tekerleğinin
kapladığı yüzeye,ağırlığı sebebiyle bir kuvvet uygular Bu kuvvet dört tekerlek arasında eşit olarak paylaşılır Birim alana( yüzeye ) dik olarak etki eden kuvvete BASINÇ denir,tüm yüzeye etki eden kuvvete ise BASINÇ KUVVETİ denir
Basınç,cisimler üzerinde,kuvvetin yaptığı bütün hareketleri etkileri (parçalama,sıkıştırma,itme,çarpma,esneme,yar ılma gibi)gösterir Yani basınç,
cisimlerin hareket etmesini ,şekil ve biçim değiştirmesini sağlar Örneğin;bir yelkenli,rüzgarın esmesiyle hareket eder Balta ve kama ile odun kolayca yarılabilir Taş,üzerinde bulunduğu toprağa , Tahta kutu üstüne bırakıldığı yastığa, Deniz hem çevresindeki karalara, hemde içindeki bütün cisimlere,Atmosfer dünyaya ve dünya üzerindeki her şeye bir kuvvet uygular
Bunların hepsi birer basınca örnektir Bu şekillerde de görüldüğü gibi taşla toprağa,baltala oduna,elimizle rabdiyeye,her birisine teker teker kuvvet uygularız Sanayide kullanılan presler basınçla çalışır Mobilya parçalarının bağlantı yerlerinin tutturulmasında, kömür tozlarının blok haline getirilmesinde basınçtan yararlanılmaktadır
Pamuk ,saman,kağıt ve ot gibi maddelerin hacimlerinin küçültülerek Balya haline getirilmesinde basınçtan yararlanılır Ayrıca otobüs, kamyon, gibi
Araçları kaldırmak için kullanılan sistemler( kriko,fork- lift gibi) basınç ile çalışır Kompresörler,tulumbalar,hidrolik fren sistemleri basıncın etkilerinden
Yararlanılarak yapılır
BASINÇ BİRİMLERİ VE BASINÇ
Basınç birimlerini örnek vererek açıklayalım Kum üzerine dikine koyulan tuğlanın, yatık şekilde koyduğumuz tuğladan daha derin iz bıraktığını anlayabiliriz Tuğla sayısı arttıkça ,tuğlanın kum üzerine bıraktığı izin daha derin olduğunu anlayabiliriz Bu durum,bizi şu sonuca götürür; Kuvvet sabit iken basınç ile yüzey arasında ters orantılı bir ilişki vardır Yüzey sabit tutulup kuvvet artırıldığında yüzeye yapılan basınçta artar
Bir cisim üzerine uygulanan kuvvet arttıkça ,basınçta artar Yani basınç, kuvvet ile doğru orantılıdır Buna karşın uygulama alanı büyüdükçe basınç azaldığına göre, basınç uygulama alanı( YÜZEY) ile ters orantılıdır
BASINÇ ,birim yüzeye etki eden kuvvettir Basınç P ,alan (yüzey) A , kuvvet
F ile gösterilirse;
Basınç=Kuvvet/Alan P=F/A olur
Basınç birimi kuvvet ve yüzey birimine bağlıdır SI birim sistemine göre kuvvet birimi Newton (N) ,yüzey birimi metrekare (m2) olarak alınırsa
,basınç birimi N / m2 olur
1 m2’lik yüzeye dik olarak etki eden bir newtonluk kuvvetin yaptı-ğı basınca bir PASCAL denir Pascal, Pa ile gösterilir
1N /1m2 =1Pa ‘dır
Günlük yaşantımızda sıkça kullanılan basınç birimlerinden biride atmosferdir
Havanın bir ağırlığı vardır Hava, ağırlığından dolayı Dünya üzerinde bulunan her şeye bir basınç uygular Uygulanan bu basınca atmosfer basıncı denir Atmosfer basıncı deniz seviyesinden olan yüksekliğe ,sıcaklığa ve hava akımlarına göre değişebilir
Deniz seciyesinde 1m2’lik yüzeye 101300 N’luk bir kuvvet uygulayan basınca 1 atmosfer denir Kısaca atm İle gösterilir
1atm=101300N / m2 yaklaşık 100000 N/m2’dir Öyleyse;
1atm yaklaşık 105 N/m2 =105 Pa’dır
1 Pa yaklaşık 000001 atm=10 –5atm yazılabilir
1cm2’lik bir yüzey üzerine 1dyn’lik bir kuvvetin yaptığı basınca ,
1dyn/cm2 yada kısaca 1bari denir Bilim alanında kullanılan basınç birimi,BARİ’dir
Bari ,küçük birim olduğundan, bunun yerine meteorolojide, hava raporlarını açıklamak için bar ve milibar birimleri kullanılır Yaklaşık 76cmHg’nin
tabanına yaptığı basınca 1 bar denir
1 atm=760 mmHG = 1 Bar = 105 Pa
1kpa =1000 Pa
1 bar =1013 milibar yakl 1000 milibar
1- KATILARIN BASINCI
Katı cisimler ağırlıklarından dolayı üzerinde durdukları yüzeye basınç Uygularlar Taban alanı S , ağırlığı G olan bir katı cismin üzerinde durduğu yü-
-zeye uyguladığı basınç; P = G / S ile bulunur
Maddelerin moleküllerden oluştuğunu ve bu moleküllerin gelişigüzel Hareketler yaptıklarını biliyoruz Katı halde moleküller,birbirine yakındır ve birbirlerine daha sıkı sıkıya bağlıdır Bu nedenle ,katı cisimler, biçimlerini ve Hacimlerini korur
Katı cisimler basıncı, yer çekimi doğrultusuna dik olan yatay düzlemde hissedilir Yan yüzeyler eğik ise yer çekiminden dolayı basıncın etkisinde
kalır
Katı maddelere uygulanan basınç kuvvetinin, kuvvet doğrultusunda iletildiği sonucuna varırız
KATI CİSİMLER BASINCI NASIL İLETİR ?
Katı cisimler,oturdukları tabanları üzerine ağırlıklarından dolayı bir basınç uygularlar Basınç ile yüzey ters orantılı olduğundan cismin taban alanı
büyük olursa , basınç azalır Bu yüzden kayak takarak karda gezmeyi kolaylaştırırız Katı cisimler üzerlerine uygulanan basınç kuvvetini aynı yönde ,aynı değerde iletirler Yüzeyin değişik olduğu yerde basınç değişir Örneğin; çivinin tepesi geniş ,ucu sivridir Tepeye uygulanan kuvvet ucada aynen gider
Fakat ucunun yüzeyi küçük olduğundan basınç büyük olur ve çivi kolayca girer
NOT; Katı cisimlerin basıncı bulunurken;cismin ağırlığı(newton olarak) oturma yüzeyine (m2 olarak) bölünür Basınç birimi Pascal’dır
ÖRNEK 1 : Yanda görülen prizma L yüzeyi
üzerinde oturduğunda basıncı PL, K yüzeyi
üzerinde oturduğunda PK’dırPL /PK oranı kaçtır
2- SIVILARIN BASINCI
Bir kapta bulunan sıvı ,ağırlığı nedeniyle bulunduğu kabın her noktasına basınç uygular
1:SIVI BASINCI
Yandaki kapta bulunan sıvının kabın tabanına veya herhangi bir noktasına yaptığı basınç;
A) Derinlikle doğru orantılıdırDerine inildikçe basınç artar A noktasındaki sıvı basıncı ,B noktasındaki sıvı basıncından büyüktür
B) Sıvının özkütlesi ile doğru orantılıdır Buna göre kaptaki sıvının kabın herhangi bir noktasına yaptığı basınç;
P=h d ifadesi ile bulunur Bu bağıntıda;
P: basınç
h: noktanın sıvının açık yüzeyine olan uzaklığı
d : kaptaki sıvının özkütlesidir
2 ) SIVI BASINÇ KUVVETİ
Yandaki kapta bulunan sıvının kabın tabanına
uyguladığı basınç kuvveti ;
a) Derinlikle doğru orantılıdır
b) Sıvının özkütlesi ile doğru orantılıdır
c) Kabın taban alanı ile doğru orantılıdır
Buna göre; kaptaki sıvının kabın tabanına uyguladığı sıvı basınç kuvveti;
F=hd S ifadesi ile bulunur
Bu bağıntıda;
F= sıvı basınç kuvveti
h= kaptaki sıvının yüksekliği
d= kaptaki sıvının özkütlesidir
SIVILAR BASINCI NASIL İLETİR ?
Bir cam kap içersine sıvı doldurduğumuzu düşünelim Ağzını bir mantarla kapatarak mantarı kuvvetle bastırırsak şişe kırılabilirVeya lastik balonu su ile dolduralım , bir tarafına bastırınca balon içindeki su diğer taraflara doğru gider Yani sıvıların bir etkiyi iletmesi,katılardan farklıdır Sıvıya bir noktada etkiyen basınç,sıvı tarafından yalnız kuvvetin doğrultusunda değil,kabın her noktasına aynen iletilir Buna PASKAL PRENSİBİ denir
Sıvılar basınç kuvvetinin değerini değiştirirler Yüzeyin büyük olduğu yerde basınç kuvveti de büyük olur
PASKAL PRENSİBİ
Kapalı kaplardaki sıvıların birim yüzeylerine yapılan basınç, sıvı tarafından kabın bütün yüzeylerine aynen iletilir
Bu prensip sıvıların basınç altında çok az sıkışmasından yararlanarak
Pascal tarafından bulunmuştur
Pascal prensibinin günlük hayatta uygulamaları su cenderesi,yıkama yağlama sistemleri ,hidrolik frenler,damperli arabaların hidrolik sistemleri,
hidrolik frenler,emme tulumba,bileşik kaplar vs ‘dir
BİLEŞİK KAPLAR :
Bileşik kapların genişlikleri farklı da olsa sıvıların basınçları birbirine eşittir
|