Bir fizik konusu olan katı ve sıvıların statiği ile ilgili genel bilgiler ve formüllerin paylaşıldığı Arşimet Kanunlarının açıklandığı yazımız.
Basınç: Birim yüzeye dik olarak etki eden kuvvete basınç denir.
Alanı (S) olan bir yüzeye dik olarak uygulanan (F) kuvvetinin yaptığı basınç:
P=F/S bağıntısıyla bulunur.
S.I. Birim sisteminde, F => N S => m² ölçüldüğünde basınç birimi N/m² veya Pascal (Pa) dır.
CGS sisteminde F => dyn S => cm² ölçüldüğünde basınç birimi dyn/cm² veya Bari dir.
Teknikte basınç birimi olarak
1- kgf/cm²
2- gf/cm² de kullanılır.
Statik bir sıvı içindeki basınç: (Hidrostatik Basınç) Bir kap içersinde bulunan sıvılar ağırlıkları nedeniyle bulunduğu kabın her noktasına bir basınç yaparlar. Bu basınca hidrostatik basınç denir.
Sıvıların hidrostatik basıncı;
1- Sıvının derinliği ile (h) doğru orantılı değişir.
2- Sıvının özkütlesi ile (d) doğru orantılı değişir.
3- Sıvının miktarına ve konulduğu kabın şekline bağlı değildir.
Hidrostatik basmç: p = h.d. bağıntısı ile bellidir. S.I. birim sisteminde;
p = h. d. g (g=yerçekimi ivmesi)
CGS sisteminde ise P = h. g alınır.
Sıvıların hidrostatik basıncının kabın şekline bağlı olmadığmm bir ispati, farklı şekillerde farklı taban kesitlerinde birleşik kaplarda sıvı seviyelerinin aynı olmasıdır.
Katı ve Sıvılarda Basmç İletimi (Pascal yasası)
1. Katı cisim üzerine bir (p) basıncı uygulandığında, katı bu basıncı yalnız kuvvetin etki doğrultusunda iletir.
2. Sıvıların basınç iletmeleri Pascal prensibi ile belirtilir.
“Kapalı bir kapta bulunan sıvıya dışarıdan yapılan basınç, sıvı tarafından bu sıvının her noktasına ve kabın çeperlerine aynen, değişmeden iletilir.”
Bu prensibin teknikte bir çok uygulaması vardır. Örneğin su cendereleri, hidrolik kaldırıcılar, hidrolik frenler bu prensibin çeşitli uygulamalarıdır.
Sıvıların kaldırma kuvveti: Sıvı içine batırılan bir cismin ağırlığı azalır. Bunun nedeni sıvıların içinde bulunduğu cisimlere bir kaldırma kuvveti uygulamasıdır. Bu gerçek Arşimet tarafından bulunmuş ve aşağıdaki şekilde ifade edilmiştir.
“Bir sıvı içine daldırılan bir cisme, cismin batan kısmının hacmi kadar sıvının ağırlığına eşit bir kaldırma kuvveti etkir. Kaldırma kuvveti cismin ağırlık merkezinden geçer ve cisme etkiyen yerçekimi kuvvetine ters yöndedir.”
Yoğunluğu (d) olan bir sıvı içine batırılan cismin hacmi (V) ise, cisme etki eden Fk, kaldırma kuvveti
a) Arşimet kanunundan yararlanarak katı cisimlerin yoğunluğu bulunabilir.
b) Arşimed kanunundan yararlanarak yoğunluğu bilinmeyen sıvının yoğunluğu da bulunabilir.
Yüzme ve Yüzme Koşulları:
Bir katı cismin sıvı içinde denge halinde olmasına yüzme dengesi denir.
Yüzme Koşulları:
Arşimet Kanununun Açıkhavaya Uygulanması:
Dünyayı kuşatan hava tabakası da içinde bulunan cisimlere, aynı sıvı içindeki cisimlerde olduğu gibi bir kaldırma kuvveti uygular. Bu kaldırma kuvveti cismin hacmi kadar havanın ağırlığına eşittir.
Arşimed Kanunu, hava içindeki cisimler için de geçerli olup, balonların uçması buna en güzel örnektir. Hava içinde;