Kuvvet – Katı Basıncı İlişkisi

Kazanımlar

7.2.2. Kuvvet-Katı Basıncı İlişkisi
Önerilen Süre: 8 ders saati
Konu/Kavramlar: Basınç, katı basıncını etkileyen değişkenler (kuvvet, yüzey alanı), sıvı basıncını etkileyen değişkenler (derinlik, sıvının cinsi), basıncın günlük yaşam ve teknolojideki uygulamaları

7.2.2.1. Katı basıncını etkileyen değişkenleri deneyerek keşfeder ve bu değişkenler arasındaki ilişkiyi analiz eder.
7.2.2.2. Sıvı basıncını etkileyen değişkenleri deneyerek keşfeder ve bu değişkenler arasındaki ilişkiyi analiz eder.
a. Gazların da sıvılara benzer şekilde basınç uyguladıkları vurgulanır.
b. Sıvı ve gaz basıncını etkileyen değişkenlere ve matematiksel bağıntılara girilmez.
7.2.2.3. Katı, sıvı ve gazların basınç özelliklerinin günlük yaşam ve teknolojideki uygulamalarına örnekler verir.

Kuvvet – Katı Basıncı İlişkisi

Basınç Nedir?

Birim yüzeye dik etki eden kuvvete basınç denir. Basıncın bilimsel birimi Pascal‘dır (Paskal) ve “Pa” ile gösterilir.

Bütün maddeler, ağırlıklarından dolayı temas ettikleri yüzeye basınç uygular. Katılar bulundukları yüzeye, sıvılar bulundukları kabın yüzeyine, gazlar ise içinde bulundukları kabın tüm yüzeyine basınç uygular.

1. Katı Basıncı

Basınç bir yüzeye uygulanan kuvvetle oluşur. Özdeş cisimlerden, yüzey alanı küçük olanın yüzeye uyguladığı basınç daha fazladır. Özdeş cisimlerde, yüzey alanı azaldıkça basınç artar. Basıncı etkileyen diğer bir faktör de kuvvettir. Kuvvet arttıkça basınç artar.

Basıncın Formülü

Basıncı kuvvetin alana bölümü ile buluruz.
Kuvvet olarak Newton, alan olarak da metre kare alındığı zaman basınç birimi Pascal (Pa) olarak buluruz.

  • Basınç kuvvetle doğru orantılıdır. Kuvvet artarsa basınç da artar.
  • Basınç yüzey alanı ile ters orantılıdır. Yüzey alanının artması basıncı azaltır.
  • Ağırlık bir kuvvet olduğu için ağırlık arttığında yere uygulanan basınç da artar.

2. Sıvı Basıncı

Sıvılar ağırlıkları nedeniyle bulundukları kabın temas ettikleri yüzeyine basınç uygular.

Sıvı Basıncı Nelere Bağlıdır?

1. Sıvının yoğunluğuna bağlıdır. Sıvı yoğunluğu arttıkça basınçta artar. (Yoğunlukla doğru orantılı)
2. Sıvının derinliğine bağlıdır. Derinlik arttıkça basınçta artar. (Derinlikle doğru orantılı)

Not: Sıvı basıncı kabın şekline ve sıvının miktarına bağlı değildir.

 

Pascal Prensibi (Sıvıların basıncı iletmesi)
Sıvıların sıkıştırılabilme özelliği yoktur. Bu nedenle sıvılar, uygulanan basıncı her yöne ve eşit olarak iletir. Buna pascal prensibi denir.
Not: Basınç değişmez, fakat basınç kuvveti alanın büyüklüğüne göre değişir.

Pascal prensibinin uygulama alanları

Paskal pernsibi ile hidrolik fren sistemleri, hidrolik liftler, vinç, kamyon gibi araçlarda kullanılır.

3. Gaz Basıncı

Gazlarda sıvı basıncına benzer şekilde yüzeye basınç uygular.
Gazlar bulundukları kabın tamamını doldurur, bu nedenle içinde bulundukları kabın her tarafına basınç uygular.
Gaz basıncını kapalı kaplardaki ve açık hava basıncı olarak inceleyeceğiz.

Kapalı Kaptaki Basınç

Kapalı kap içerisinde bulunan gaz tanecikleri hareket ederken kaba çarparak basınç oluşturur.
Kapalı kaplardaki gazın basıncı “Manometre” ile ölçülür.

Kapalı kaplarda gaz basıncı nelere bağlıdır?

a-Gazın hacmi azalması basıncı artırır. Hava dolu şırıngaya pistondan bastırdığımızda içerdeki gazın basıncı da artar.

b-Kabın içindeki gazın artırılması basıncı artırır. Bisiklet tekerine pompa ile daha fazla gaz basmamız. Tekerdeki basıncı artırır.

c-Sıcaklık arttıkça gazın basıncıda artar. Kapalı kaptaki deodorant aşırı sıcaktan patlayabilir.

Açık Hava Basıncı

Dünya’nın etrafını saran atmosfer ağırlığından dolayı basınç uygular.
Açık hava basıncını bulan bilim insanı Toriçelli‘dir.
Deniz seviyesinde 0 °C de açık hava basıncını 76 cmHg (Cıva) ölçmüştür.

Toriçelli deneyinde cıva yerine su kullanılmış olsaydı, su seviyesi daha fazla olacaktı. (Yaklaşık 10.5 metre)
Açık hava basıncını ölçen araçlara “Barometre” denir.

Açık hava basıncı nelere bağlıdır?

Yerden yukarı çıkıldıkça açık hava basıncı azalır.
Yüksek dağlara çıkıldığında havanın yoğunluğu azalır, bu nedenle basınçta azalır.
Toriçelli deneyindeki cıva seviyesi düşer.

 4. Basıncın Günlük Yaşamada ve Teknolojide Uygulamaları

  • Pipet ile meyve suyunu içmek için açık hava basıncından yararlanırız.
  • Otomobilin firen sistemini çalıştırmak için sıvı basıncından yararlanılır.
  • Bıçağın meyveyi kesmesi için ağzı keskinleştirilir. Bu sayede basınç artırılmış olur.
  • Hidrolik liftlerle çok büyük ağırlıklar kaldırılabilmektedir. Liftler sıvı basıncından yaralanılarak yapılmıştır.
  • Kışın karda ayağımızın batmaması için geniş tabanlı kar ayakkabıları giyeriz.
  • İçi tamamen su dolu bardağın ağzına kağıt kapatarak ters çevirdiğimizde suyun dökülmediğini görürüz. Bunu sağlayan açık hava basıncıdır.
  • Boya makinelerinde gaz basıncından yararlanılır.

  • İtfaiye, kamyon, vinç gibi araçlarda kaldırmak işi için sıvı basıncından yararlanılır.
  • Emme basma tulumbalarda açık hava basıncından yararlanılır.
  • Yangın tüpü, mutfak tüpü ve oksijen tüpünde gaz basıncından yararlanılır.
  • Parfümlerde gaz basıncından yararlanılır.
  • Otomobil hava yastıklarında gaz basıncından yararlanılır.
  • Bahçe hortumun ucu sıkıştırıldığında su daha ileri gider. Sıvı basıncı artırılmış olur.

İlk Dönem Yarıyıl Tatili
19 Ocak 2018 Cuma

Üye OlŞifremi Unuttum