Basınç, birim yüzeye uygulanan dik kuvvettir ve formülü P = F/A biçiminde yazılır. Buradan çıkan sonuç çoğu kişinin sezgisine ters gelir: aynı kuvvet, temas yüzeyi küçüldükçe daha büyük basınç üretir. MEB materyalinin verdiği örnek nettir: tek bir kürdanın yüzeye temas eden alanı çok küçük olduğundan uyguladığı basınç büyüktür.
İkinci çarpıcı nokta açık hava basıncıdır. Bir TÜBİTAK makalesinin hesabına göre ortalama bir yetişkinin yaklaşık 1,5 metrekarelik deri yüzeyine havanın uyguladığı kuvvet yaklaşık 150.000 newton, yani 15 ton kütlenin ağırlığına eşdeğerdir. Aynı makale ezilmememizin sebebini kan basıncına bağlıyor.
Künye
| Konu | Basınç, sıvı basıncı ve açık hava basıncı |
|---|---|
| Ders | Fizik / fen bilimleri |
| Formül | P = F/A (basınç eşittir kuvvet bölü alan) |
| SI birimi | Pascal (Pa); 1 Pa = 1 N/m kare |
| Meteorolojide birim | Hektopaskal (hPa); 1 hPa = 1 milibar |
| Sıvı basıncı formülü | P = h çarpı d çarpı g |
| Standart atmosfer basıncı | 101325 Pa = 1013,25 hPa = 760 mmHg = 76 cm-Hg = 1,01325 bar |
| Torricelli deneyi | 1643, Evangelista Torricelli; 760 mmHg |
| Pascal prensibi | F1/A1 = F2/A2 |
| Basıncın büyüklük türü | Skaler; bir noktada her yönde eşit etkir |
Katı basıncı: temas yüzeyi belirleyicidir
MEB materyalinin kuralı şudur: basınç uygulanan kuvvetle doğru, temas eden yüzey alanıyla ters orantılıdır. Kuvvet birimi newton ve alan birimi metrekare alındığında basınç birimi N/m kare, yani pascal olur. Tabanı boyunca düzgün yükselen katılarda basınç P = h çarpı d çarpı g bağıntısıyla da bulunabilir.
Sıvı basıncı neye bağlı, neye bağlı değil?
Durgun sıvıların basıncı P = h çarpı d çarpı g ile bulunur; burada h derinlik, d yoğunluk, g yer çekimi ivmesidir. Kabın tabanına etki eden kuvvet ise F = h çarpı d çarpı g çarpı A olur.
- Derinliğe bağlıdır. Derinlik arttıkça sıvı basıncı artar; bir akışkanlar statiği kaynağı artışın derinlikle doğrusal olduğunu belirtiyor.
- Yoğunluğa bağlıdır. Sıvının yoğunluğu arttıkça basıncı da artar.
- Kabın şekline bağlı değildir. İki kaynak bunu açıkça yazıyor: "Durgun sıvıların basıncı kabın şekline bağlı değildir" ve "Basınç, tüplerin şekline bağlı değildir."
- Aynı derinlikteki her noktada eşittir. Bir üniversite ders notunun ifadesiyle "durgun bir sıvının yüzeyinden aynı derinlikteki bütün noktalarında basınç eşittir."
Yüzeyde basınç atmosfer basıncına eşittir; dolayısıyla toplam (mutlak) basınç P = P sıfır artı d çarpı g çarpı h olur. P eksi P sıfır farkına gösterge basıncı denir.
Açık hava basıncı ve Torricelli deneyi
Deneyin düzeni şöyledir: bir ucu kapalı, yaklaşık 100 santimetre uzunluğunda cam tüp cıva ile doldurulup cıva dolu bir kaba ters çevrilir. Bir miktar cıva boşalınca sütun dengeye gelir. Deney 45 derece enlemde, deniz kenarında ve sıcaklığın 0 derece olduğu bir günde yapılmıştır ve sütun 76 santimetrede durmuştur; o noktada sıvı basıncı ile açık hava basıncı dengelenmiştir.
TÜBİTAK makalesi ölçümün 1643 yılında Evangelista Torricelli tarafından 760 mmHg olarak yapıldığını belirtiyor. Cıvanın seçilme sebebi yüksek yoğunluğudur; daha düşük yoğunluklu bir sıvı çok daha uzun bir tüp gerektirirdi.
| Birim | Standart atmosfer basıncı |
|---|---|
| Pascal | 101325 Pa |
| Hektopaskal (MGM) | 1013,25 hPa |
| Milimetre cıva | 760 mmHg |
| Santimetre cıva | 76 cm-Hg |
| Bar | 1,01325 bar |
| Su sütunu | Yaklaşık 10,3 metre |
MGM, meteorolojide uluslararası standart birimin hektopaskal olduğunu, cıvalı barometreye göre basınç ölçümünün standart sayıldığını ve "en sıhhatli ölçümün bu metotla" yapıldığını belirtiyor. Aneroid barometre ve barograf diyafram deformasyonuyla, hipsometreler ise kaynama noktasıyla ölçüm yapar.
Yükseklikle basınç nasıl değişir?
Basınç yükseklikle azalır, çünkü atmosfer gazlarının yoğunluğu azalır. Ancak azalmanın doğrusal olup olmadığı konusunda kaynaklar çelişiyor ve bu sayfada tek bir oran verilmemiştir. Bir üniversite açık ders materyali "yerden yükseldikçe basınç her 10,5 metrede 1 mm düşer" diyerek sabit bir oran veriyor; aynı üniversitenin başka bir meteoroloji materyali ise "bu azalma yükseklikle doğru orantılı değildir, önce hızlı gerçekleşmekte, giderek azalarak devam etmektedir" diyor. İkinci kaynağın tablosu da bunu destekliyor:
| Yükseklik | Basınç (mb) |
|---|---|
| 0 km | 1013 |
| 1 km | 900 |
| 3 km | 700 |
| 5 km | 540 |
| 7 km | 410 |
| 10 km | 264 |
| 15 km | 120 |
Görüldüğü gibi ilk kilometrede 113 mb düşen basınç, 10 ile 15 kilometre arasında 144 mb düşüyor; yani birim yükseklikteki düşüş sabit değildir. Yükseklik, bu ilişkiye dayanan altimetre ile ölçülür.
Pascal prensibi ve hidrolik sistemler
Kapalı bir kaptaki sıvıya uygulanan basınç, sıvının dokunduğu bütün yüzeylere dik olarak aynı büyüklükte iletilir. Buna Pascal prensibi denir. İki pistonlu bir sistemde basınçlar eşit olduğu için F1/A1 = F2/A2 bağıntısı yazılır; pistonlara etki eden kuvvetler pistonların alanlarıyla doğru orantılıdır.
- Hidrolik pres (su cenderesi): İki silindir ve pistondan oluşur; küçük pistona uygulanan kuvvet büyük pistonda büyütülmüş olarak elde edilir.
- Hidrolik kaldırıcı: Bir akışkanlar statiği kaynağının örneğinde alan oranı 10 olduğunda yaklaşık 981 newtonluk bir giriş kuvveti 1000 kilogramlık bir otomobili kaldırabiliyor.
- Hidrolik fren: Ana merkez silindirdeki hidrolik kuvvet fren hattı üzerinden her tekerlek silindirine ulaşır. Bir üniversite deney föyünün ifadesiyle prensibin ayırt edici özelliği "sisteme uygulanan küçük bir kuvvetin büyük kuvvetlere dönüşebilmesidir."
Kuvvet ve hareket konusunun temeli için Newton hareket yasaları sayfasına, basıncın kaynama noktasına etkisi için maddenin halleri ve hal değişimleri sayfasına, atmosferin yapısı için atmosfer katmanları sayfasına bakabilirsiniz.
Bu Sayfada Ne Yok?
- Yükseklikle basınç düşüşü için tek bir oran yok. Aynı üniversitenin iki materyali çeliştiği ve tablolar düşüşün yavaşladığını gösterdiği için "her kaç metrede kaç mmHg" biçiminde bir oran yazılmamıştır.
- Gaz basıncının tanecik çarpışmasıyla açıklaması yok. Okunan kaynaklar gaz basıncını yalnızca P = F/A düzeyinde veriyor; kinetik açıklama hiçbirinde yoktu.
- "Sıvı basıncı sıvı miktarına veya taban alanına bağlı değildir" ifadesi yok. Kaynaklar yalnızca kabın şekline bağlı olmadığını açıkça yazıyor; diğerleri formülden çıkarsama olacağı için yazılmamıştır.
- Pascal prensibinin tarihsel künyesi yok. Blaise Pascal ve yıl bilgisi okunan kaynakların hiçbirinde geçmiyor.
- Hidrolik frenin sayısal kuvvet kazancı yok. Deney föyü konuyu niteliksel anlatıyor.
- Katı basıncı için sayısal hesap örneği yok. Kar ayakkabısı veya palet hesabı gibi örnekler uygun kaynaklarda bulunamadı.
- Kilogram-kuvvet cinsinden açık hava basıncı yok. Bir kaynakta geçen "1033 gram" ifadesi basınç birimi olmadığı için aktarılmamıştır.
- MEB müfredat kazanım kodu yok. Bu partide doğrulanmamıştır.
Sık Sorulan Sorular
Basıncın birimi nedir?
SI birimi pascaldır ve 1 Pa = 1 N/m karedir. Meteorolojide hektopaskal kullanılır; MGM 1 hPa değerinin 1 milibara eşit olduğunu belirtiyor.
Deniz seviyesinde açık hava basıncı kaçtır?
101325 Pa, yani 1013,25 hPa veya 760 mmHg. EBA materyali aynı değeri 76 cm-Hg olarak veriyor; ikisi aynı değerdir.
Sıvı basıncı kabın şekline bağlı mıdır?
Değildir. İki ayrı kaynak bunu açıkça yazıyor. Sıvı basıncı derinliğe, sıvının yoğunluğuna ve yer çekimi ivmesine bağlıdır.
Torricelli deneyinde neden cıva kullanılır?
Yüksek yoğunluğu nedeniyle. EBA materyalinin açıklamasına göre daha düşük yoğunluklu bir sıvı kullanılsaydı çok daha uzun bir tüp gerekirdi.
Yükseğe çıkınca basınç neden azalır?
Atmosfer gazlarının yoğunluğu yükseklikle azaldığı için. Bir üniversite materyalinin tablosuna göre 0 kilometrede 1013 mb olan basınç 10 kilometrede 264 mb'ye düşüyor. Azalmanın hızı sabit değildir.
Pascal prensibi nerelerde kullanılır?
Hidrolik pres, hidrolik kaldırıcı ve hidrolik fren sistemlerinde. Hepsinde ortak olan, küçük bir kuvvetin alan oranı sayesinde büyütülerek elde edilmesidir.
Basınç vektörel bir büyüklük midir?
Değildir. Bir akışkanlar statiği kaynağı basıncın skaler bir büyüklük olduğunu ve bir noktada her yönde eşit etkidiğini belirtiyor.
Kaynak ve kapsam: Basıncın birim yüzeye uygulanan dik kuvvet olarak tanımı, sıvı basıncı formülü P = h çarpı d çarpı g, kabın şekline bağlı olmama ifadesi, Torricelli deneyinin 45 derece enlem ve 0 derece koşulları, 76 cm-Hg değeri, cıvanın yoğunluk gerekçesi, kürdan örneği ve basıncın kuvvetle doğru, alanla ters orantılı olduğu MEB EBA OGM Materyal basınç ve kaldırma kuvveti ünitesi ile 9. sınıf fizik materyalinden alınmıştır. 101325 Pa, 10,3 metre su sütunu, basıncın skaler olduğu, derinlikle doğrusal artış ve hidrolik kaldırıcı örneği Ondokuz Mayıs Üniversitesi akışkanlar statiği ders notundandır. 1 Pa = 1 N/m kare tanımı, aynı derinlikte basıncın eşit olduğu ifadesi ve Pascal prensibinin F1/A1 = F2/A2 bağıntısı Ankara Üniversitesi açık ders maddenin mekanik özellikleri notundan gelir. 1 atm eşitlikleri ve pascal biriminin türetilmesi İstanbul Teknik Üniversitesi gazlar ders notundandır. Hektopaskal birimi, 1013,25 hPa değeri ve barometre türleri Meteoroloji Genel Müdürlüğü meteorolojide kullanılan alet ve cihazlar sayfasından alınmıştır. 1643 yılı, Torricelli adı, 150.000 newton hesabı ve kan basıncı açıklaması TÜBİTAK Bilim Genç açık hava basıncı makalesinden gelir. Torricelli deneyinin düzeni, altimetre ve "her 10,5 metrede 1 mm" ifadesi ile yükseklik-basınç tablosu Ankara Üniversitesi açık ders materyallerinden alınmıştır; bu iki materyal azalmanın doğrusal olup olmadığı konusunda çeliştiği için tek bir oran yazılmamıştır. Hidrolik fren anlatımı Bursa Teknik Üniversitesi taşıt fren sistemleri deney föyündendir. Gaz basıncının kinetik açıklaması, Pascal prensibinin tarihsel künyesi ve sıvı basıncının sıvı miktarına bağlı olmadığına dair açık ifade kaynaklarda bulunmadığından yazılmamıştır.
Yorumlar (0)
Henüz yorum yok. İlk yorumu siz yapın.