BÖLÜM 2 AKIŞKANLARIN STATİĞİ (HİDROSTATİK)

Benzer belgeler
2. Basınç ve Akışkanların Statiği

AKIŞKANLAR MEKANİĞİ 1. YILİÇİ SINAVI ( )

Kütlesel kuvvetlerin sadece g den kaynaklanması hali;

HİDROSTATİK. PDF created with FinePrint pdffactory trial version

SAKARYA ÜNİVERSİTESİ SAKARYA MESLEK YÜKSEKOKULU

Akışkanların Dinamiği

3.1. Basınç 3. BASINÇ VE AKIŞKAN STATİĞİ

Pamukkale Üniversitesi. Makine Mühendisliği Bölümü. MENG 219 Deney Föyü

Yrd. Doç. Dr. Fatih TOSUNOĞLU Erzurum Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

BATMIŞ YÜZEYLERE GELEN HİDROSTATİK KUVVETLER. Yatay bir düzlem yüzeye gelen hidrostatik kuvvetin büyüklüğünü ve etkime noktasını bulmak istiyoruz.

Akışkanların Dinamiği

Basınç sensörlerinin endüstride kullanımı

TEKNOLOJİNİN BİLİMSEL İLKELERİ. Bölüm-8 SIVI AKIŞKANLARDA BASINÇ. Akışkanlar sıvı ve gaz olarak ikiye ayrılırlar.

Enerji var veya yok edilemez sadece biçim değiştirebilir (1.yasa)

YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ HİDROLİK ANABİLİM DALI AKIŞKANLAR MEKANİĞİ DERSİ (PROBLEMLER 4)

PROF.DR. MURAT DEMİR AYDIN. ***Bu ders notları bir sonraki slaytta verilen kaynak kitaplardan alıntılar yapılarak hazırlanmıştır.

E = U + KE + KP = (kj) U = iç enerji, KE = kinetik enerji, KP = potansiyel enerji, m = kütle, V = hız, g = yerçekimi ivmesi, z = yükseklik

Gerilme Dönüşümü. Bölüm Hedefleri

Bölümün İçeriği ve Amacı:

Bölüm 3: Basınç ve Akışkan Statiği

BATMIŞ YÜZEYLERE GELEN HİDROSTATİK KUVVETLER

HİDROSTATİK BASINÇ KUVVETLERİN HESABI (Belirli bir yüzey üzerinde basınç dağılışının meydana getirdiği kuvvet)

MATERIALS. Basit Eğilme. Third Edition. Ferdinand P. Beer E. Russell Johnston, Jr. John T. DeWolf. Lecture Notes: J. Walt Oler Texas Tech University

İdeal gaz Moleküllerin özhacimlerinin moleküllerin serbestçe dolaştıkları tüm hacim oranı çok küçük olan (yani tüm hacim yanında ihmal edilebilecek

METEOROLOJİ. IV. HAFTA: Hava basıncı

AKIŞKAN STATİĞİNİN TEMEL PRENSİPLERİ

ÇÖZÜMLER ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) İnşaat Mühendisliği Bölümü Uygulama VII

z z Genel yükleme durumunda, bir Q noktasını üç boyutlu olarak temsil eden kübik gerilme elemanı üzerinde 6 bileşeni

ÇÖZÜMLER. γ # γ + z A = 2 + P A. γ + z # # γ # = 2 + γ # γ + 2.

Bölüm 2: Akışkanların özellikleri. Doç. Dr. Tahsin Engin Sakarya Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü

DÜZLEMDE GERİLME DÖNÜŞÜMLERİ

STATİK MÜHENDİSLİK MEKANİĞİ. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN

MADDE VE ÖZELIKLERI. Katı, Sıvı ve Gazlarda Basınç 1

1. STATİĞE GİRİŞ 1.1 TANIMLAR MEKANİK RİJİT CİSİMLER MEKANİĞİ ŞEKİL DEĞİŞTİREN CİSİMLER AKIŞKANLAR MEKANİĞİ DİNAMİK STATİK

ÖĞRENME ALANI: Kuvvet ve Hareket 2.ÜNİTE: Kaldırma Kuvveti ve Basınç. Kaldırma Kuvveti

Akışkanlar Mekaniği Yoğunluk ve Basınç: Bir maddenin yoğunluğu, birim hacminin kütlesi olarak tanımlanır.

ELEKTRİKSEL POTANSİYEL

GENEL KİMYA. 10. Hafta.

Sıcaklık: Newton un ikinci hareket yasasına göre; Hareket eden bir cismin kinetik enerjisi, cismin kütlesi ve hızına bağlıdır.

Doç.Dr. Cesim ATAŞ MEKANİK ŞEKİL DEĞİŞTİREN CİSİMLER MEKANİĞİ DİNAMİK

Momentum iletimi. Kuvvetin bileşenleri (Momentum akısının bileşenleri) x y z x p + t xx t xy t xz y t yx p + t yy t yz z t zx t zy p + t zz

SORULAR - ÇÖZÜMLER. NOT: Toplam 5 (beş) soru çözünüz. Sınav süresi 90 dakikadır. 1. Aşağıdaki çizelgede boş bırakılan yerleri doldurunuz. Çözüm.1.

AKIŞKANLAR MEKANİĞİ UYGULAMA SORULARI

Vakum Teknolojisi * Prof. Dr. Ergun GÜLTEKİN. İstanbul Üniversitesi Fen Fakültesi

STATİK MÜHENDİSLİK MEKANİĞİ. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN

Kx, Ky, Kz ; Birim kütleye etki eden kütlesel kuvvet bileşenleri

NÖ-A NÖ-B. Şube. Alınan Puan. Adı- Soyadı: Fakülte No: 1. Aşağıda verilen fiziksel büyüklüklerin eşit olduğunu gösteriniz. 1/6

1. AKIŞKANLARIN TEMEL ÖZELLİKLERİ

İnstagram:kimyaci_glcn_hoca GAZLAR-1.

ÖĞRENME ALANI : FİZİKSEL OLAYLAR ÜNİTE 2 : KUVVET VE HAREKET

Akışkan Kinematiği 1

Tanım Akışkanların Statiği (Hidrostatik) Örnekler Kaldırma Kuvveti Örnek Eylemsizlik Momenti Eylemsizlik Yarıçapı

Vektörler. Skaler büyüklükler. Vektörlerin 2 ve 3 boyutta gösterimi. Vektörel büyüklükler. 1. Şekil I de A vektörü gösterilmiştir.

Düzlem Elektromanyetik Dalgalar

CĠSMĠN Hacmi = Sıvının SON Hacmi - Sıvının ĠLK Hacmi. Sıvıların Kaldırma Kuvveti Nelere Bağlıdır? d = V

İdeal Akışkanların 2 ve 3 Boyutlu Akımları

AKM 205 BÖLÜM 3 - UYGULAMA SORU VE ÇÖZÜMLERİ. Doç.Dr. Ali Can Takinacı Ar.Gör. Yük. Müh. Murat Özbulut

VEKTÖRLER KT YRD.DOÇ.DR. KAMİLE TOSUN FELEKOĞLU

TEMEL KAVRAMLAR. Öğr. Gör. Adem ÇALIŞKAN

TEST SORULARI Adı /Soyadı : No : İmza: xaxxbxcde STATİK-MUKAVEMET 1.YILİÇİ SINAVI

DEN 322. Pompa Sistemleri Hesapları

Yrd. Doç. Dr. Fatih TOSUNOĞLU Erzurum Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

ÇEV207 AKIŞKANLAR MEKANİĞİ KİNEMATİK-1. Y. Doç. Dr. Güray Doğan

Bölüm 6 AKIŞ SİSTEMLERİNİN MOMENTUM ANALİZİ

Noktasal Cismin Dengesi

Saf Eğilme (Pure Bending)

ÇEV207 AKIŞKANLAR MEKANİĞİ KİNEMATİK-1. Y. Doç. Dr. Güray Doğan

1. Aşağıda verilen fiziksel büyüklüklerin dönüşümünde? işareti yerine gelecek sayıyı bulunuz.

AKM 205-BÖLÜM 2-UYGULAMA SORU VE ÇÖZÜMLERİ

Bölüm 3 BASINÇ ve AKIŞKAN STATİĞİ

Sistem Özellikleri 10/7/2014. Basınç, P Sıcaklık, T. Hacim, V Kütle, m Vizkozite Isıl İletkenlik Elastik Modülü

STATİK MÜHENDİSLİK MEKANİĞİ. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN. Behcet DAĞHAN

BİRİM ŞEKİLDEĞİŞTİRME DÖNÜŞÜMÜ

AÇIK KANAL AKIMI. Hopa Yukarı Sundura Deresi-ARTVİN

9.14 Burada u ile u r arasındaki açı ve v ile u θ arasındaki acının θ olduğu dikkate alınarak trigonometrik eşitliklerden; İfadeleri elde edilir.

T.C. GAZİ ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

STATICS. Equivalent Systems of Forces VECTOR MECHANICS FOR ENGINEERS: Seventh Edition CHAPTER. Ferdinand P. Beer E. Russell Johnston, Jr.

ELASTİSİTE TEORİSİ I. Yrd. Doç Dr. Eray Arslan

Akışkanlar Mekaniği. Bölüm-II. Akışkanların Statiği

Açık hava basıncını ilk defa 1643 yılında, İtalyan bilim adamı Evangelista Torricelli keşfetmiştir. Yaptığı deneylerde Torriçelli Deneyi denmiştir.

SUYUN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ (UYGULAMA)

KALDIRMA KUVVETİ. A) Sıvıların kaldırma kuvveti. B) Gazların kaldırma kuvveti

O )molekül ağırlığı 18 g/mol ve 1g suyun kapladığı hacimde

BÖLÜM 1: MADDESEL NOKTANIN KİNEMATİĞİ

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Bölüm-4. İki Boyutta Hareket

AKM 205 BÖLÜM 2 - UYGULAMA SORU VE ÇÖZÜMLERİ. Doç.Dr. Ali Can Takinacı Ar.Gör. Yük. Müh. Murat Özbulut

STATIK MUKAVEMET. Doç. Dr. NURHAYAT DEĞİRMENCİ

2: MALZEME ÖZELLİKLERİ

Mühendislik Mekaniği Dinamik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

INM 305 Zemin Mekaniği

HİDROLİK. Yrd. Doç. Dr. Fatih TOSUNOĞLU

MECHANICS OF MATERIALS

KBM0308 Kimya Mühendisliği Laboratuvarı I BERNOLLİ DENEYİ. Bursa Teknik Üniversitesi DBMMF Kimya Mühendisliği Bölümü 1

MANOMETRELER 3.1 PİEZOMETRE

Bölüm 8: Borularda sürtünmeli Akış

Gaz hali genel olarak molekül ve atomların birbirinden uzak olduğu ve çok hızlı hareket ettiği bir haldir.

BÖLÜM 6 PROSES DEĞİŞKENLERİNİN İNCELENMESİ

Kuvvet. Kuvvet. Newton un 1.hareket yasası Fizik 1, Raymond A. Serway; Robert J. Beichner Editör: Kemal Çolakoğlu, Palme Yayınevi

Transkript:

BÖLÜM AKIŞKANLARIN STATİĞİ (HİDROSTATİK) Hidrostatik duran akışkanlar ile üniform olarak hareket eden ( akışkanın hızının her erde anı olduğu ) akışkanların durumunu inceler. 1

BİR NOKTADAKİ BASINÇ Hidrostatik basınç birim alana gelen kuvvettir. F p= A df p= da Duran akışkan zerreleri arasında kama gerilmeleri olmadığından viskoziteden bağımsızdırlar ve akışkan içindeki bir sınır üzee vea bütün katı üzelere etkien basınçlar o üzelere diktirler. Duran bir akışkan içindeki bir noktaa bütün doğrultularda etkien basınçlar eşittir. P d d ds P s ds d d d P d θ Kama kuvvetleri olmadığından cisim; üzelere etkien normal kuvvetler ve erçekiminin tesirindedir.

F = pd psdssin θ= 0 p d ps d = 0 ds sin θ= d p = p s dd F = pd psdscos θ γ = 0 d = ds cosθ son terim iki küçük miktarın çarpımı olduğundan ihmal edilebilecek kadar küçüktür. p d p s d = 0 p = p s p = p = p s θ açısı kefi olduğuna göre bir noktaa etkien bütün doğrultulardaki basıncın eşittir. SIKIŞMAYAN AKIŞKANLARDA STATİK BASINCIN DEĞİŞMESİ Şekil de görülen duran akışkan elemanının merkezi (,,z) deki basınç p, akışkanın birim kütlesine etkien kütlesel kuvvetler : r r r r K = i X + j Y + k Z dz p + d d z Burada X,Y ve Z kütlesel kuvvet bileşenleridir ρzdddz z dz (,,z) d d dz p d d z 3

z önünde kütlesel kuvvetler : Zdm = ρ Z dddz üzelerdeki basınç kuvvetleri: dz p dd z, dz p+ dd z z doğrultusundaki net kuvvet : dz dz df z = p dd p+ dd+ ρzdddz z z df z = ρzdddz dddz z doğrultusundaki net kuvvet : doğrultusundaki net kuvvet : df = ρxdddz dddz df = ρydddz dddz Eleman üzerine etkien net kuvvet vektörel olarak: r d F= idf = ρ r r + jdf + kdf z r r r r r r ( ix+ jy+ kz) dddz i + j + k dddz z 4

Akışkan sükunette olduğundan bileşke kuvvetler sıfırdır r d F = 0 r r p=ρk (.) Bir noktadaki basınç gradanı birim hacme gelen kütlesel kuvvetlerin bileşkesine eşittir ve anı öndedir. (.) denkleminin bileşenleri = ρx, =ρy, =ρz z er vektörü : r r r r ds= id+ jd+ kdz (.) denklemi er vektörü ile skaler olarak çarpılırsa: r r r r p.ds =ρk.ds (.3) r r r i + j + k. z d + d + dz = ρ z r r r r r r r r r ( id+ jd+ kdz ) =ρ ( ix+ jy+ kz. ) ( id+ jd+ kdz ) dp =ρ(x d + Yd + Zdz ) ( Xd+ Yd+ Zdz) Sıkışmaan durgun akışkanlarda basınç değişiminin diferansiel denklemi 5

BASINCIN SABİT OLDUĞU YÜZEYLER Şekilde s ve s+ds noktalarını içeren üzelerdeki basınç farkı dp, n normal birim vektörü göstermek üzere aşağıdaki gibi azılabilir. r r p r r p dp = p. d s = n d s = ds cos θ n n p+dp dn Sabit bir basınç üzei için dp=0 dp = dscos θ = 0 n n s= i+j+kz Orijin θ ds p-sabit Şekil.3 Buradan cosθ=0, θ=90 bulunur ki basıncın sabit olduğu üzein, basınç değişiminin en büük olduğu doğrultua dik olduğu görülür. Basıncın sabit olduğu üzelere eş basınç üzeler vea potansiel üze denir. SADECE YERÇEKİMİ ALTINDA BASINCIN DEĞİŞİMİ Kütlesel kuvvet olarak sadece erçekiminin olması halinde; X = 0, Y= 0, Z= -g z p 0 z 1 doğrultusunda : = 0 p= sabit z p-sabit h doğrultusunda : = 0 p= sabit Z= -g Duran akışkandaki ata bir, düzleminde basıncın sabit olduğu görülür. 6

z doğrultusunda : =ρ Z = ρg= γ z vea dp = γ dz integre edilirse p = γz+ C Sınırşartı olarak z=z 1 (serbest üzede) için p=p 0 (atmosfer basıncı) C p0 h = p +γ(z z) p 0 1 Serbest su üzeinden aşağı doğru olan derinlik : z 1 -z = h gösterilirse Hidrostatik basıncın derinlik ile değişimi p = p0 + γ h (.5) Serbest su üzeinde p 0 = 0 alınırsa p = γh (.6) Buradan hidrostatik basıncın sıvı derinliği ile lineer olarak arttığı görülmektedir. 7

(.5) ve (.6) denklemlerinin grafiksel gösterimi Şekil de verilmiştir. Bir kap içinde değişik özgül ağırlıklı birbirine karışmaan sıvıların bulunması halinde basınç dağılımı şekil üzerinde gösterilmiştir p 0 p 0 p p 0 p 0 p h γ p=γh p=p 0 +γh h 1 γ 1 p 1 =p 0 +γ 1 h 1 h γ h h p =p 1 +γ h Hidrostatik Basınç ın Derinlikle Değişimi Sıvı üzeinden eşderinlikteki noktalarda basınçlar anı olup bu sonuç Pascal kanunu olarak adlandırılır. Mutlak Basınç ve Rölatif Basınç (Manometre Basıncı) Hidrostatik basınç, tam vakum (mutlak sıfır) dan olan farka göre tanımlandığında mutlak basınç, p mut, erel atmosfer basıncından, p atm, olan farka göre tanımlandığında ise rölatif basınç, p, olarak adlandırılır. Basınç ölçen manometreler genelde rölatif basıncı verdiğinden rölatif basınca manometre basıncı da denir. p mut p = γ h = p atm + γ h Mutlak basınç Rölatif basınç 8

Mutlak basınç daima pozitifdir. Rölatif basınç atmosfer basıncından büük ise pozitif, eğer vakum değerinde ise negatif olabilir. Manometre basıncı Yerel atmosfer basıncı Negatif manometre basıncı Vakum vea emme Basınç Mutlak Basınç Mutlak Basınç Atmosfer Basıncı 10 N/cm Mutlak sıfır Atmosfer basıncı barometrik basınç olarak anılır, ükseklik ve atmosferik şartlara göre değişim gösterir. Standart atmosfer basıncı deniz seviesindeki basınçtır ve p atm = 760 mm Hg = 10,34 m H O = 101300 Pa = 1, 013 bar Atmosfer Basıncının Ölçülmesi Mutlak atmosfer basıncı civalı barometre ile ölçülür. İlk kez Toriçelli tarafından apılan bu denede içi civa ile dolu aklaşık 1 m uzunluktaki bir ucu kapalı cam boru ters çevrilip, ine civa dolu bir kaba daldırılırsa cam boru içindeki civa, kaptaki civa üzeinden 76 cm üksekte dengede durur. Cam borunun üst bölümünde civanın buhar basıncı çok küçük olduğundan mutlak boşluk (p=0) vardır Şekil de. a-a eş basınç üzeine etkien basınçların eşitliği azılırsa; P atm = γ c h c P buhar h c P atm Mutlak atmosfer basıncı ükseklik ve hava koşularına bağlı olarak değişmeler gösterir. Civa 9

Deniz seviesindeki atmosfer basıncı standart atmosfer basıncı olarak kabul edilir ve özellikleri aşağıdaki gibidir. Özgül kütle: ρ = 1.56 Kg/m 3 Özgül ağırlık γ = 1.03 N/m 3 Dinamik viskozite: µ = 0.0000178067 Ns/m Basınç üksekliği hciva = 760 mm-hg = 0.76 m-hg = 0.76 13.6 = 10.33 m-h O Basınç P 0 = 10.33 9810 = 101337 Pa = 101.3 kpa = 1.013 10 5 Pa = 1.013 bar (1 bar= 10 5 N/m ) Atmosfer basıncı aklaşık 10 m su sütununa (mss) eşdeğerdir ve bu basınç değeri 1 Teknik Atmosfer olarak adlandırılır. 1 Teknik Atmosfer 1 bar. Basınç Yüksekliği: γ 'nın sabit olduğu bazı durumlarda basıncın ona karşı gelen sıvı sütununun üksekliği cinsinden azılması ugun olmaktadır h=p/γ P=γ.h p p =γh = h γ (metre sıvı sütunu) m sıvı 10

Statik Durumdaki Kapalı Bir Akışkana Ugulanan Yüzesel Kuvvetin Etkisi: Kapalı bir kaptaki akışkanın bir üze parçasına ugulanan basınç akışkanın her erine anen iletilir (Pascal Kanunu). Şekil de görülen pistonun hemen önündeki boları farklı iki elemanı düşünelim. İkisinin dengede olabilmesi için uçlarındaki kuvvetlerin eşit olması gerekir. Elemanın bou ne olursa olsun ugulanan basınç ağırlığının ihmal edilmesi halinde her tarafa eşit olarak iletilmiş olur. Akışkanın bu özeliği saesinde küçük kuvvetlerle büük üklerin kaldırılması mümkün olmaktadır. F1 F p = = F 1 F A1 A A 1 A, F = F 1 A A 1 11