Katı, Sıvı ve Gaz Basıncı

Basınç

Basınç, birim yüzeye dik olarak etki eden kuvvettir: P = F / A. Skaler bir büyüklüktür; birimi pascal (Pa = N/m²)'dır.

Katı Basıncı

• Katılar, ağırlıklarından dolayı yalnızca temas ettikleri yüzeye ve kuvvet doğrultusunda basınç uygular: P = G / A.
• Ağırlık sabitken temas yüzeyi küçüldükçe basınç artar.
• Örnekler: Bıçak ve iğnenin uçlarının sivri yapılması (basıncı artırma); kar ayakkabıları, tankların paletleri, ağır tırların çok tekerlekli olması (basıncı azaltma).
• Düzgün katı cisimlerde (silindir, prizma) basınç P = h · d · g ile de bulunur.

Sıvı Basıncı

Sıvılar bulundukları kabın tabanına ve yan yüzeylerine, kısacası temas ettikleri her yüzeye basınç uygular: P = h · d · g (h: derinlik, d: sıvının özkütlesi).

• Sıvı basıncı derinlik ve sıvının özkütlesine bağlıdır; kabın şekline ve sıvının miktarına bağlı değildir.
• Aynı derinlikteki noktalarda basınç eşittir.
• Barajların alt kısmı geniş yapılır; dalgıçlar derine indikçe daha büyük basınçla karşılaşır.
• Bileşik kaplar: Aynı sıvı, birbirine bağlı kaplarda kabın şekli ne olursa olsun aynı seviyede durur (çaydanlık, su terazisi).

Pascal Prensibi

Kapalı bir kaptaki sıvıya uygulanan basınç, sıvının her noktasına aynen iletilir. Su cenderesi (hidrolik pres), hidrolik fren ve araç kaldırma lifti bu ilkeyle çalışır: F₁/A₁ = F₂/A₂. Küçük kuvvetle büyük kuvvet elde edilir.

Gaz Basıncı ve Açık Hava Basıncı

• Gazlar bulundukları kabın her noktasına eşit basınç uygular.
• Açık hava basıncı: Atmosferdeki havanın ağırlığından kaynaklanan basınç. İlk kez Torricelli cıvalı deneyle ölçmüştür: Deniz seviyesinde 0 °C'de 76 cmHg = 1 atm.
• Açık hava basıncı barometre ile ölçülür; yükseklik arttıkça azalır. Kapalı kaptaki gaz basıncı manometre ile ölçülür.
• Açık hava basıncı azaldıkça suyun kaynama noktası düşer.
• Pipetle sıvı içilmesi, vantuzun yüzeye yapışması, enjektörün çalışması açık hava basıncıyla ilgilidir.

Akışkanlarda Hız ve Basınç

Akışkanın hızlı aktığı yerde basınç düşüktür (Bernoulli ilkesi). Uçak kanatlarının kaldırma kuvveti, fırtınada çatıların uçması bu ilkeyle açıklanır.

Sınav uyarısı: Sıvı basıncı kabın şekline ve sıvı miktarına bağlı değildir. Pascal prensibi kapalı kaptaki sıvılar içindir. Açık hava basıncı yükseldikçe azalır; Torricelli 76 cmHg ölçmüştür.