Basınç: Katı, Sıvı ve Gaz Basıncı, Akışkanlarda Basınç (TYT)

Konu Özeti

Basınç, birim yüzeye dik etki eden kuvvettir ve katılar, sıvılar ve gazlar için farklı ifadelerle incelenir. Bu konuda kuvvetin yüzeyle ilişkisi, derinlik ve akışkanların hareketi birlikte ele alınır. Çividen uçak kanadına kadar birçok günlük olay bu konuyla açıklanır. TYT'de sıvı basıncı ve akışkanlarda sürat-basınç ilişkisi sık sorulur.

Temel Kavramlar

Katılarda Basınç

Basınç, birim yüzeye dik etki eden kuvvettir ve skaler bir büyüklüktür. SI birimi paskal'dır (Pa = N/m²). Kuvvet yüzeye dik etki ediyorsa basınç hesaplanır.

P = F / S

• Kuvvet sabitken yüzey alanı küçüldükçe basınç artar (çivi, bıçak, iğne).
• Yüzey alanı sabitken kuvvet arttıkça basınç artar.
• Yatay zeminde duran cismin zemine uyguladığı basınç kuvveti ağırlığına eşittir: F = G = m·g.
• Aynı cisim farklı yüzeyler üzerine konursa kuvvet değişmez, basınç değişir; en küçük yüzey en büyük basıncı verir.
• Katılar kuvveti yönünü ve büyüklüğünü değiştirmeden iletir; sıvılar ve gazlar basıncı her yöne eşit iletir.

Durgun Sıvılarda Basınç

Durgun sıvılar kendi ağırlıkları nedeniyle bulundukları kabın tabanına ve çeperlerine basınç uygular. Sıvı basıncı derinlikle artar ve aynı derinlikte her yöne eşittir.

P = h · d · g

• h: sıvı yüzeyinden derinlik, d: sıvının özkütlesi (kg/m³), g: yerçekimi ivmesi (m/s²).
• Sıvı basıncı kabın şekline, genişliğine ve sıvı miktarına bağlı değildir.
• Aynı sıvıda aynı derinlikteki noktaların basıncı eşittir.
• Özkütlesi büyük sıvıda aynı derinlikte basınç daha büyüktür.
• Kap tabanındaki sıvı basınç kuvveti F = P · S ile bulunur ve bu kuvvet sıvının ağırlığından farklı olabilir.

Gaz Basıncı

• Gaz molekülleri kabın çeperlerine çarparak basınç oluşturur; basınç her yöne eşit iletilir.
• Gaz basıncı; gazın miktarına (molekül sayısına), sıcaklığına ve hacmine bağlıdır.
• Sıcaklık sabitken hacim küçülürse gaz basıncı artar.
• Hacim sabitken sıcaklık artarsa gaz basıncı artar.
• Kapalı kaptaki gaz miktarı artarsa basınç artar.
• Açık hava basıncı havanın ağırlığından kaynaklanır; yükseldikçe azalır. Deniz seviyesinde yaklaşık 76 cmHg (yaklaşık 1 atm) değerindedir.

Akışkanlarda Sürat ve Basınç

Sıvılar ve gazlar akışkandır. Hareket halindeki akışkanda sürat ile basınç arasında ters ilişki vardır (Bernoulli ilkesi): Süratin arttığı yerde basınç azalır, süratin azaldığı yerde basınç artar.

• Borunun kesiti daraldığında akışkanın sürati artar ve bu yerde basınç düşer.
• Borunun kesiti genişlediğinde sürat azalır ve basınç artar.
• Yüksek basınçlı bölgeden alçak basınçlı bölgeye doğru net bir kuvvet oluşur.

Günlük Hayattan Örnekler

• Uçak kanadı: Kanadın üstünden hava daha hızlı akar, üst basınç azalır ve kanat yukarı itilir (kaldırma kuvveti).
• İki kâğıt arasına üflemek: Aradaki hava hızlanır, basınç düşer ve kâğıtlar birbirine yaklaşır.
• Püskürtücü (sprey) ve karbüratör: Hızlı akan hava basıncı düşürür, sıvı yukarı çıkar.
• Bacada hava akımı: Rüzgâr bacanın ucunda basıncı düşürerek dumanın çekilmesini sağlar.