Basınç, Sıvı Basıncı, Açık Hava Basıncı ve Kaldırma Kuvveti

Basınç (FİZ.9.3.1)

Basınç, yüzeye dik etki eden kuvvetin birim yüzeye düşen miktarıdır. Skaler bir büyüklüktür. Aynı kuvvet küçük yüzeye uygulanırsa basınç artar; bu yüzden çivinin ucu sivri, bıçak keskindir; kar ayakkabısı ve paletli araçlar ise geniş yüzeyle basıncı azaltır.

P = F / A

• F: yüzeye dik kuvvet (N), A: yüzey alanı (m²), P: basınç
• SI birimi pascal (Pa) = N/m²
• Katı cisimlerde basınç, cismin ağırlığını taşıyan yüzeye iletilir; F = G alınır.
• Aynı cismin farklı yüzeyleri üzerine konması: alan küçükse basınç büyük, kuvvet (ağırlık) değişmez.

Örnek: Ağırlığı 200 N olan bir blok, 0,5 m² yüzeyi üzerine konuyor. P = 200 / 0,5 = 400 Pa. Blok 0,25 m² yüzeyi üzerine çevrilirse P = 200 / 0,25 = 800 Pa olur; basınç 2 katına çıkar, kuvvet aynı kalır.

Durgun Sıvılarda Basınç (FİZ.9.3.2)

Durgun sıvılar ağırlıkları nedeniyle bulundukları kabın tabanına ve yan yüzeylerine basınç uygular. Sıvı içinde basınç her yönde etki eder ve derinlikle artar.

P = h · d · g

• h: sıvı yüzeyinden olan derinlik, d: sıvının özkütlesi, g: yerçekimi ivmesi
• Sıvı basıncı derinliğe ve özkütleye bağlıdır.
• Kabın şekline, sıvı miktarına ve kabın taban alanına bağlı değildir.
• Aynı sıvıda aynı derinlikteki noktaların basıncı eşittir.
• Sıvının tabana uyguladığı kuvvet F = P · A ile bulunur; bu kuvvet sıvının ağırlığından farklı olabilir.

Sıvılarda Basıncın Günlük Hayattaki Kullanımı (FİZ.9.3.3)

Pascal ilkesine göre kapalı kaptaki sıvıya uygulanan basınç, sıvının her noktasına aynen iletilir. Bu ilke hidrolik sistemlerin temelidir.

F₁ / A₁ = F₂ / A₂

• Hidrolik kriko, hidrolik fren, hidrolik asansör ve iş makineleri Pascal ilkesiyle çalışır; küçük kuvvetle büyük kuvvet elde edilir.
• Barajların duvarı, derinlere inildikçe basınç arttığı için alt kısımda daha kalın yapılır.
• Dalgıç kıyafetleri ve denizaltılar derinlikteki yüksek basınca dayanacak şekilde tasarlanır.
• Su kuleleri yüksekte yapılır; yükseklik farkı evlere giden suyun basıncını artırır.

Örnek: Hidrolik krikoda küçük piston alanı 10 cm², büyük piston alanı 500 cm²'dir. Küçük pistona 100 N uygulanırsa büyük pistonda F₂ = 100 · 500 / 10 = 5000 N kuvvet oluşur. Kazançta enerji kazancı yoktur; yalnızca kuvvet kazancı vardır.