Katı Basıncı

Tüm cisimler ağırlıklarından dolayı temas ettikleri yüzeylere bir kuvvet uygular. Karlı veya kumlu bir zemine bastığımızda iz bırakırız, çünkü yere bir kuvvet uygularız.

Basınç, birim yüzeye etki eden dik kuvvettir ve "P" harfi ile gösterilir. Basıncın birimi Pascal (Pa) olup, formülü şöyledir: Basınç = Kuvvet / Yüzey Alanı $P = F / A$

Aynı ağırlıktaki cisimlerden yüzey alanı az olanın basıncı daha fazla olur. Bu yüzden topuklu ayakkabılar zemine daha fazla basınç uygularken, geniş tabanlı ayakkabılar daha az basınç uygular.

Düşün ve Uygula: Neden iğnenin ucunu sivri yapıyoruz? Çünkü temas yüzeyini küçültünce, aynı kuvvetle daha fazla basınç uygulayabiliriz!

Basıncı Etkileyen Faktörler

Basınç, uygulanan kuvvetin büyüklüğüne ve temas eden alanın büyüklüğüne bağlıdır. Kuvvet ile basınç doğru orantılı, yüzey alanı ile basınç ters orantılıdır.

İğnenin balonu kolayca patlatmasının sebebi, sivri ucu sayesinde temas yüzey alanının çok küçük olması ve basıncın artmasıdır. Yüzey alanı arttıkça basınç azalır, yüzey alanı azaldıkça basınç artar.

Develerin geniş tabanlı ayakları, çölde kuma batmadan yürümelerine olanak sağlar. Geniş ayak tabanları sayesinde kuma uyguladıkları basınç azalır ve kuma saplanmazlar.

İlginç Bilgi: Bazı yüksek binaların temelleri çok geniş yapılır. Böylece binanın ağırlığından kaynaklanan basınç azaltılarak, zeminin çökmesi engellenir.

Basıncın Günlük Hayattaki Örnekleri

Ördeklerin parmak aralarının perdeli olması, çamurlu zeminlerde batmadan yürüyebilmelerini sağlar. Bu yapı sayesinde ayak yüzey alanları artar ve çamura uyguladıkları basınç azalır.

Basıncı azaltan durumlar günlük hayatımızda sıkça karşımıza çıkar: Trenlerin tekerleklerinin çok olması, iş makinelerinin paletli olması, kar ayakkabılarının geniş tabanlı olması ve çivilerin baş kısımlarının geniş olması basıncı azaltır.

Basıncı artıran durumlar ise kesme, delme gibi işlemleri kolaylaştırır: Bıçakların uçlarının bilenmesi, futbol kramponlarının sivri ve dişli olması, çivi ve raptiyelerin ucunun sivri olması basıncı artırır.

Dikkat: Kışın karlı havalarda araçların lastiklerine takılan zincirler, tekerleğin yüzey alanını azaltarak basıncı artırır ve aracın yolda daha iyi tutunmasını sağlar!

Sıvı Basıncı

Dalgıçlar derinlere indikçe vücutlarına daha fazla baskı hissederler. Bu durum sıvı basıncından kaynaklanır. Dalgıç ne kadar derine inerse, vücuduna yapılan basınç o kadar artar.

Sıvıların belirli bir şekli yoktur ve konuldukları kabın şeklini alırlar. Bu yüzden katılardan farklı olarak sadece tabana değil, temas ettikleri tüm yüzeylere kuvvet uygularlar.

Sıvının derinliği (yüksekliği) arttıkça sıvı basıncı da artar. Bu nedenle bir kabın dibindeki delikten fışkıran suyun şiddeti, üst kısımdaki delikten fışkıran sudan daha fazladır. Sıvıların basıncı, sıvıların derinliği ile doğru orantılıdır.

Hayattan Örnek: Barajlar alt kısımlarında daha kalın yapılır. Çünkü suyun derinliği arttıkça basınç da artar ve baraj duvarı bu basınca dayanmak zorundadır.

Sıvı Basıncını Etkileyen Faktörler

Sıvı basıncı, sıvının yoğunluğuna bağlı olarak değişir. Yoğunluk arttıkça sıvı basıncı da artar. Örneğin, suyun yoğunluğu $d=1$ alkolün yoğunluğundan $d=0,78$ daha büyük olduğu için aynı yükseklikteki su ve alkol dolu kaplarda, su daha fazla basınç uygular.

Aynı derinlikte fakat farklı cins sıvılarda basınç değerleri farklıdır. Örneğin, aynı yükseklikteki su ile dolu bir kaptaki basınç, aynı yükseklikteki yağ dolu kaptaki basınçtan daha fazladır.

Sıvı basıncını etkileyen iki temel faktör vardır:

1. Sıvının yoğunluğu (yoğunluk arttıkça basınç artar)
2. Sıvının derinliği (derinlik arttıkça basınç artar)

Bunu Biliyor muydun? Denizde 10 metre derinliğe indiğinde üzerinde hissettiğin basınç, normal atmosfer basıncının iki katına çıkar!

Pascal Prensibi

İlginç bir gerçek: Aynı cins sıvı ile dolu farklı şekil ve genişlikteki kaplarda, eşit derinlikte sıvıların tabanlarına yaptıkları basınçlar aynıdır. Kabın şekli veya genişliği değişse bile, aynı derinlikteki aynı cins sıvının basıncı değişmez.

Sıvıların basıncı kabın şekline, aynı derinlikteki sıvı miktarına ya da kabın duruş şekline bağlı değildir. Bir kabın içindeki sıvının aynı derinlikte oluşturduğu basınç her yerde eşittir.

Bu prensip sayesinde hidrolik sistemler çalışır. Küçük bir kuvvetle büyük bir kuvvet elde edebiliriz. Araba krikoları, hidrolik frenler ve asansörler bu prensibe göre çalışır.

Uygulama İpucu: Su deposunu binanın çatısına koymamızın sebebi nedir? Yüksekte olan suyun basıncı daha fazla olur, böylece su borular içinde daha kuvvetli akar ve bina içindeki tüm musluklara ulaşır.