Katı, sıvı, gazlarda basınç kavramı bir kumsalda veya karda ucu keskin topuklu ayakkabıyla yürümek neden kolay değildir ? Çivi ve raptiyelerin başının genişçe yapılmasının sebebini hiç düşündünüz mü? Yeryüzünde bulunan tüm maddeler ağırlıkları sebebiyle yer aldıkları yüzeye bir kuvvet uygular. Bir araba yere değen 4 tekerleğinin kapladığı yüzeye,kilosu sebebiyle bir kuvvet uygular.
Basınç,cisimler üstünde,kuvvetin yaptığı tüm hareketleri tesirleri (parçalama,sıkıştırma,itme,çarpma,esneme,yarılma benzeri)gösterir. Başka bir deyişle basınç, cisimlerin davranış etmesini,şekil ve şekil değiştirmesini olanağı sağlar. Örneğin;bir yelkenli,rüzgarın esmesiyle davranış eder. Balta ve kama ile odun rahatlıkla yarılabilir.
Katıların basıncı
Katı cisimler ağırlıkları sebebiyle yer aldıkları yüzeye basınç yaparlar. Taban alanı S, kilosu G meydana gelen katı denli bir cisim, bulundukları yüzeye; P=h.d denli bir basınç uygularlar.
- Katılar da basınç kuvveti hep katının kilosu kadardır. Dolayısı Ile katı denli cismi hangi yüzeyi üzerlerine koyarsak koyalım basınç kuvveti değişmez.
- Düzgün katıların (küp, dikdörtgenler prizması, silindir) tabana yaptıkları basınç P=h.d ile de hesaplanabilir. Burada h cismin yüksekliği, d ise özkütlesidir.
- Katılar tatbik edilen kuvveti bizzat yönünde aynen iletirken, basıncı aynen iletmezler. Katılar da basınç tipik şekilde yüzeyle aykırı orantılıdır. Bundan istifade ederek kesici ve delici aletler yapılır.
Birimi N/m2=Pascal, dyn/cm2=Bar
Sıvıların basıncı
Bir kaptaki sıvı/akışkan kilosu sebebiyle bulundukları kabın her noktasına basınç uygular.
Sıvı içerisinde bulunan rastgele bir noktadaki sıvı/akışkan basıncı;
- Sıvının yoğunluğu ile doğru orantılıdır.
- Sıvının üst yüzeyine meydana gelen uzaklıkla doğru orantılıdır.
- Sıvının derinliği benzer kalmak koşuluyla kabın şekline ve içerisinde bulunan sıvı/akışkan miktarına ilişkili değildir.
Sıvı basınç kuvveti (F): Bir sıvının kilosu sebebiyle içinde bulundukları kabın rastgele bir yüzeyinin tamamına uyguladığı yüksek güce sıvı/akışkan basınç kuvveti denir. Bu kuvvet;
F=h.d.S
bağıntısıyla yer alır. Burada;
h: alakalı yüzeyin ortada noktasının sıvının üst yüzeyine uzaklığı
d: sıvının öz kütlesi
S: alakalı yüzeyin alanıdır.
F1=h×d×S1
F2=h2×d×S2=h/2×d×S2
F3=h2×d×S3=h/2×d×S3 olur
Pascal Prensibi: Sıvılar basıncı aynen her doğrultuda iletirler. Yalnızca doğrultu ve istikametini değiştirirler. Bundan istifade ederek su cenderesi, hidrolik fren benzeri sistemler yapılabilir. Şekildeki su cenderesinde basıncın tesir yüzeyi değiştirilerek istenilen büyüklükte basınç elde edilebilir.
F kuvvetinin yaptığı basınç her noktaya aynen iletileceğinden, P1=P2 den F1/S1=F2/S2 olabilir.
Gazların basıncı: Açık havada meydana gelen basıncı (P0): Atmosfer ismini verdiğimiz ve kalınlığı kilometreleri bulan havada meydana gelen yerküreyi kuşatmaktadır. Açık havada meydana gelen hem bir yeryüzüne hem bir de içerisinde bulunan tüm yüzeylere kilosu sebebiyle bir kuvvet uygular. Bu kuvvetin yüzeyin birim meydanına düşen bölümüne açık havada meydana gelen basıncı veya atmosfer basıncı denir.
P0=h×d=1Atm olabilir.
Açık havada meydana gelen basıncını ölçen aletlere barometre denir. Barometredeki cıva düzeyi her 10.5 m yüksekliğe çıkıldıkça 1 mm düşer. Bundan istifade ederek rakım ölçülür.
Kapalı Kaplardaki Gazların Basıncı: Sıvılar benzeri gazlarda içinde yer aldıkları kabın çeperlerine basınç uygularlar. Bu basınç gaz moleküllerinin hareketinden ileri gelmektedir. Kapalı bir kapta bulunan gaz basıncı;
- Hacimle aykırı orantılıdır. Hararet sabit kalmak koşuluyla hacim azaldıkça basınç artar.
- Hacim sabit kalmak koşuluyla, hararet arttıkça basınç artar.
- Molekül sayısıyla doğru orantılıdır. Hacim sabit iken molekül sayısı arttıkça basınç artar.
Bu üç madde ideal gaz denklemi ile anlam edilir;
P.V=n.R.T
P: basınç V: hacim
n: molekül sayısı R: tipik gaz sabiti
T: sıcaklık(T=273+t C)