Kuvvet P = S. P 1 = ve P = = BASINÇ. 3. Eik düzlem üzerindeki bir cismin zemine uyguladıı basınç;

Transkript

1 BAINÇ Yeryüzünde bulunan bütün maddeler aırlıklarından dolayı bulundukları zemin üzerine kuvvet uygular. Uygulanan bu kuvvetler cisimler üzerinde bir basınç oluturur. Buna göre basınç, kuvvetin bir etkisidir. 3. Eik düzlem üzerindeki bir cismin zemine uyguladıı basınç; KATILARIN BAINCI Birim yüzeye dik olarak etki eden kuvvete basınç denir. m.g.cos α Kuvvet Basınç = Yüzey ; 4. a ivmesiyle yukarı doru ızlanan bir asansör içindeki cismin zemine yaptuu basınç: BRM TABLOU Kuvvet Yüzey Basınç Newton ( N ) m (N/m ) = Pascal (P) Dyne ( dyn ) cm (dyn/cm ) = Bari Kg-f cm (kg-f / cm ) = Atmosfer Gr-f cm (gr-f / cm ) = 980 Bari Özellikler :. Eer zemine uygulanan kuvvet zemine dik deilse, kuvvetin dik bileeni alınarak basınç bulunur. mg + m.a 5. Kuvvet sabit kalmak artıyla basınç, yüzey ile ters orantılıdır. ekildeki çivinin geni yüzeyine kuvveti uygulandıında bu kuvvet sivri uca da aynen iletilir. Dolayısıyla sivri ucun yüzey alanı küçük olduundan basınç daa büyük olur. y.cos α =. Katı cisimler aırlıklarından dolayı bulundukları yüzeye kuvvet uygularlar. P = ve = G >> olduundan, P >> P olur. Katıların basınç kuvveti kendi aırlıklarına eittir. Cismin duru ve ekline balı deildir.

2 Basınç Kuvveti: Birim yüzeye dik etki eden basınca sebep olan kuvvete, basınç kuvveti denir. = P. Eit aırlıktaki tavuun bataklıkta ördekten daa fazla batmasının nedeni, tavuun ayaklarının yüzey alanının ördeinkine göre küçük, dolayısıyla basıncının ördeinkine göre büyük olmasıdır. Ördein ayaı perdeli olduu için yüzey alanı büyük, basıncı ise küçüktür. ivri uçlu çivinin ucundaki basınç büyük olduu için küt uçlu çiviye göre daa kolay çakılır. Özellikler :. ıvı basıncı bu iki niceliin dıında kabın ekline ve biçimine balı deildir. ıvı yükseklii ve sıvının özaırlıı deimemek artıyla sıvı acmine de balı deildir. Bıçak köreldii zaman bilelenerek yüzey alanı küçültülür ve basıncın artması salanır. Bu nedenle aynı kuvvetle daa kolay kesme ilemi salanmı olur.. ıvı basıncı yüzeye daima dik olarak etki eder. Kap yüzeyinde açılan bir delikten çıkan sıvının yüzeye dik olarak çıkması da basıncın yüzeye dik uygulandıını gösterir. atm = 033,6 Katılar kendilerine uygulanan kuvveti ayını yönde ve aynı büyüklükte iletirler. akat basıncı aynen iletmezler. gr f cm = 76 cm Hg =760 mm Hg = 0 5 pa 3. ekildeki düzgün silindirik kaba akı ızı sabit olan musluktan su akıyor. uyun yükseklii zamanla düzgün olarak arttıı için kabın tabanındaki sıvı basıncı da zamanla düzgün olarak artar. gr f cm = 980 Bari IVILARIN BAINCI ıvıların belli bir ekli yoktur. çinde bulundukları kabın eklini alırlar. ıvıların katılardan temel farkı akıkan olmalarıdır. Bundan dolayı sıvılar bulundukları kabın taban ve yan yüzeylerine yani dokundukları er noktaya basınç uygularlar. 4. ekildeki kaba akı ızı sabit olan musluktan su akıyor. Kap yukarı doru daraldıı için kaptaki sıvı yükseklii zamanla daa ızlı artmaktadır. Dolayısıyla kabın tabanına etki eden sıvı basıncının artı miktarı artarak ekildeki gibi olur.. d. g 5. Yine ekildeki kaba akı ızı sabit olan musluktan su akıyor. Kap yukarı doru geniledii için kaptaki sıvı yüksekliindeki artı zamanla yavalayacaktır. Burada, yükseklii, basıncın uygulandıı noktanın sıvının açık yüzeyine olan dik yükseklii, sıvı ise, sıvının özaırlııdır. Bu baıntıya göre basınç em sıvı yükseklii, em de sıvının özaırlıı ile doru orantılıdır. = P. s =.p sıvı s =. d. g. s Dolayısıyla kabın tabanındaki sıvı basıncının zamanla deiimi ekildeki gibi olur. ekildeki kapta birbirine karımayan d ve d özkütleli sıvılar vardır. Kabın tabanındaki toplam sıvı basıncı, sıvıların ayrı ayrı basınçlarının toplamına eittir.

3 6. Birbirine karımayan sıvıların bir kabın tabanına uyguladıı basınç; 0. Kapta bulunan sıvının, kabın yan yüzeylerine uyguladıı basınç kuvvetini bulmak için ortalama derinlik alınır. P sıvı =. d.g+. d.d.g 7. ilindirik ve düzgün prizma eklindeki kaplarda sıvıların kap tabanına uyguladıı basınç kuvveti sıvının aırlıına eittir. =.d.g.s =.d.g. (.s) 3 =.d.g. ( 3.s) 8. ekildeki kapta sıvının delik aracılıı ile yatayda alacaı x uzaklıı ve yüksekliklerine balıdır ama açık ava basıncına balı deildir.. Aırlıkları eit üç farlı kaptaki aırlık-basınç kuvveti ilikisi; ekildeki kabın altındaki suyun akı ızı ;. Birbirine karımayan iki farklı sıvı dolu kaptaki basınç kuvvetleri ; V =.g. 9. Basınç kuvveti, yükseklii sabit kalmak artıyla, kabın ekline, biçimine ve sıvı miktarına balı deildir. =.d.g. s + =.d.g.s.d.g. s ve yüzeylerine etki eden toplam basınç; = = 3 =.d.g.s toplam = +

4 IVILARIN BAINCI LETME 3. çine sıvı çekilen bir enjektörün ucu kapatılıp piston ileri doru itilmeye çalııldıında, itilemedii gözlenir. Yani sıvıların basınç altındaki acim deiimleri önemsenmeyecek kadar azdır. Yani pratikte sıvılar basınç altında sıkıtırılamaz. Pascal prensibi : Kapalı bir kaptaki sıvının erangi bir noktasına uygulanan basınç kabın ekli nasıl olursa olsun, kabın iç yüzeylerinin er noktasına sıvı tarafından aynı büyüklükte iletilir. M P = P ve =.d. g dir. Pascal prensibinden yararlanılarak, bileik kapların ve su cenderelerinin çalıma ilkeleri açıklanabilir. u Cendereleri Tabanları birletirilmi kesitleri farklı iki silindir ve pistonlardan oluur. Küçük piston üzerine bir kuvvet uygulanarak sıvı üzerine basınç uygulanır. 4. u cendereleri basit makineye benzerler. Kuvvetten kazanç salar ama yoldan da kaybettirirler. ıvıların basıncı iletme özelliinden yararlanılarak günlük ayatta kullanılan pek çok araç yapılmıtır.yıkama yalama sistemlerinde arabaların kaldırılmaları, idrolik frenler, emme basma tulumbaları. Bazı bitkilerin ve meyvelerin yaını ve suyunu çıkarmada kullanılır. M P = P ve = +.d s. g dir. Özel durumlar.. 5. P = P ve = dir. M M P = P ve = + +.d s. g dir. Piston aırlıı imal ediliyor.. Bileik Kaplar P = P ve M M +.d s.g = dir. ekilleri ve kesitleri farklı iki ya da daa fazla kabın tabanlarının birletirilmesi ile elde edilen kaplara bileik kaplar denir. Örnein U borusu bileik kaptır. U borusunda aynı cins sıvı varken aynı seviyedeki basınçlar eit olur. ekildeki U borusunda özkütleleri farklı sıvılar varken denge salanmıtır. U borusunun alt kısmında kalan sıvının özkütlesi daa büyüktür. Yani d < d dir.

5 Toriçelli Deneyi Yaklaık bir metre uzunluun da olan bir ucu kapalı cam boru alınarak azına kadar cıva dolduruluyor. Borunun açık kısmı el ile kapatılıp cıva çanaına daldırıldıktan sonra el çekildiinde, cıvanın biraz çanaa boalıp sonra sabit kaldıı görülüyor. Bu durumda borudaki cıva yükseklii 76 cm oluyor. P = P. d =. d P o =.d s.g Borunun azı açık olduu alde cıvanın tamamının çanaa boalmamasının nedeni, cıva basıncının açık ava basıncı tarafından dengelenmesidir. = ise d = d dir. Aynı deney farklı genilikteki borularla yapıldıında cıva düzeyleri arasındaki farkın yine 76 cm olduu görülüyor. Yani borudaki cıva yükseklii borunun kesitine balı deildir. Toriçelli bu deneyi deniz seviyesinde ve 0 C sıcaklıkta yapmıtır. 3 ise.d =.d + 3. d3 Açık ava basıncının ölçüldüü aletlere barometre denir. ekildeki barometrede çanaktaki cıva üzerine etki eden açık ava basıncı, cıva tarafından itilerek, borudaki cıva basıncını dengeler. Buna göre, AÇIK HAVA BAINCI Dünyanın çevresindeki ava tabakası çeitli gazların karıımından meydana gelmitir. Bu gaz tabakasına atmosfer denir. Atmosferdeki gazlar da, katı ve sıvılar gibi aırlıından dolayı dokundukları yüzeylere basınç uygular. Bu basınca açık ava basıncı ya da atmosfer basıncı denir. Açık ava basıncının deeri yeryüzüne yakın yerlerde en büyüktür. Yükseklere çıkıldıkça, ava molekülleri azalacaı için açık ava basıncının deeri azalır. P 0 = P cıva P 0 =. = 76. 3,6 P 0 = 033,6 g.f / cm dir. Bu sonuca göre açık ava, deniz düzeyinde cm lik yüzeye kg-f den fazla yani yaklaık 0 N deerinde kuvvet uygulamaktadır.

6 Özellikler : Deniz seviyelerinden yükseklere çıkıldıkça basınç azalır. Ortalama olarak er 0,5 m de basınç mm Hg basıncı kadar azalır. Bu deer ilk 500 m için dorudur.. Açık ava basıncı avanın nemine ve sıcaklıına göre deiir. 3. Hacim ve molekül sayısı sabit ise, gazın basıncı mutlak sıcaklıkla doru orantılıdır. ıcaklık arttıkça gaz moleküllerinin ızı artar ve kabın iç yüzeyinde birim alana çarpma sayısı artar. Bu da basıncın artmasına neden olur. Bu üç nicelik ve basınç arasındaki iliki 3. Barometrede civa yükseklii ; P. V = n. R. T eklinde olur. a) Kullanılan sıvının özkütlesi yüksekliini etkiler. Duyarlılıı artırmak için özkütlesi küçük olan sıvılar kullanılır. b) Deniz seviyesinden yükseklere çıkıldıkça yükseklii azalır. c) Borunun üst kısmında bir gaz varsa yükseklii azalır. d) Çekim ivmesi büyük ise yükseklii azalır. BRM TABLOU Basınç Hacim Molekül sayısı abit ıcaklık P V n R T atm - - o K Boyle Mariotte Kanunu Bir miktar gazın sıcaklıı sabit kalmak artı ile basıncı ile acminin çarpımı sabittir. ekilde piston ileri itilerek gaz sıkıtırıldıında basınç, acim çarpımı deimez. e) Borunun biçimi ve kalınlıı yüksekliini deitirmez. f) Civanın kaptaki acmi, yüksekliini deitirmez. Açık Hava Basıncının Etkileri. çi su dolu bardaın azı ava kalmayacak ekilde kaıtla kapatılıp ekildeki gibi ters çevrildiinde suyun dökülmedii görülür. P. V = P. V Dalton prensibi : Bir musluk vasıtasıyla birbirine balı olan içi gaz dolu iki kap ekildeki dengededir. Eer musluk açılırsa son basınç; uyun dökülmemesinin nedeni, suyun kaıda uyguladıı basıncın, açık avanın kaıda uyguladıı basınca eit ya da küçük olmasıdır. KAPALI KAPLARDAK GAZLARIN BAINCI Gazların basıncı, gaz moleküllerinin sürekli kabın iç çeperlerine çarpmaları sonucu olumaktadır. Kabın iç yüzeyindeki birim yüzeye, birim zamanda çarpma sayısı ne kadar fazla ise, basınç ta o kadar fazladır. Gaz moleküllerinin kabın iç yüzeyindeki er noktaya çarpma sayısı eit olduundan, er noktadaki gaz basıncı da eit olur..v + P.V Pson. Vtoplam Manometreler Kapalı kaptaki gazların basınçlarını ölçmek için kullanılan aletlere manometre denir. Manometrelerde borunun ucu kapalı veya açık olabilir. a) ekildeki cam kapta bulunan gazın basıncı kapalı uçlu manometrede yüksekliindeki cıvanın basıncına eittir. P gaz = P cıva = cm-hg dir. Kapalı kaptaki gazların basıncı genel olarak üç nicelie balıdır.. ıcaklık ve acim sabit ise gaz basıncı molekül sayısı ile doru orantılıdır. (P ~ N). ıcaklık ve molekül sayısı sabit ise, kabın yani gazın acmi ile ters orantılıdır. Hacim arttıkça basınç azalır, acim azaldıkça basınç artar.

7 Gazın basıncı yüksekliindeki cıvanın basıncına eittir. Manometreler, barometrelerden faydalanılarak yapılmıtır. ) Açık ava basıncının P 0 ve cm-hg birimi cinsinden olduu bir ortamda, açık uçlu manometrede cıva düzeyleri arasındaki fark ekildeki gibi kadar ise, P gaz > P 0 dır. P gaz = P 0 + dir. deeri cm cinsinden ise gaz basıncı cm-hg cinsinden bulunur. c) Açık uçlu manometrede cıva düzeyleri eit ise, gazın basıncı açık ava basıncına eittir. Akıkanların Basıncı Bir yerden baka bir yere uygun artlarda akabilen maddelere akıkan maddeler denir. ıvılar ve gazlar akıkan maddelere örnektir. Akıkanlar basınç farkından dolayı akarlar ve akma yönü basıncın büyük olduu yerden küçük olduu yere dorudur. Akıkanlarla ilgili aaıdaki yargılar geçerlidir.. Akıkanlar daima basıncın büyük olduu yerden küçük olduu yöne doru akar. Dalarda da sular daima aaı doru akar. Odanın kapı ve penceresini açarak ava akımı oluturulması da basınç farkından dolayıdır. Ayrıca arabada içilen sigaranın dumanının pencereden dıarı çıkması, yarı arabalarında rüzgarlık yapılarak üstteki basıncın fazla olması salanması da bu ilkeye birer örnektir.. Akıkanların kesit alanı daraldıkça akı ızı artar. ekildeki borunun dar kesitinde akan suyun v ızı, geni kesitinden akan suyun ızından büyüktür. > > 3 ise V 3 > V > V P gaz = P 0 dır. V 3 > V > V ise P > P > P 3 d) Yine açık uçlu manometrede cıva düzeyleri arasındaki fark ekildeki gibi kadar ise, P gaz < P 0 dır. P gaz = P 0 dir. Çocuk balonu gibi esnek kaplarda iç basınç daima dı basınca eittir. Dı basınç azalırsa iç basınç iç basınç etkisiyle balon ier Dı basınç artarsa dı basınç etkisiyle balonun acmi küçülür. Eer sıcaklık ve molekül sayısı deimiyorsa,balonun basıncının artması acminin küçülmesi ile salanır. Örnein esnek bir balon yükselirken acmi artar ve belli bir balonu su içinde aaı doru indirirsek dı artacaı için balonun acmi küçülür ve iç basınç artar. Veya akıkanın ızının arttıı yerde kesit alanı daralır. Örnein musluktan akan suyun aaı doru ızı artar ve kesiti daralarak incelir. 3. Akıkanın ızının arttıı yerde basıncı azalır. ekildeki düzenekte pompa yardımıyla borunun K ucuna ava üflendiinde, borudan sıvı yükselerek püskürür. ıvının yükselmesinin nedeni, sıvının açık yüzeyine uygulanan açık ava basıncı L ucuna iletilir, K ucunda ise akıkanların (avanın) ızı arttıı için basınç farkı oluur ve sıvı, basıncının büyük olduu L ucundan, basıncın küçük olduu K ucuna doru areket eder.