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 uygulamaları7.2.2.1. 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.
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.
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.
Basıncı kuvvetin alana bölümü ile buluruz.
Kuvvet olarak Newton, alan olarak da metre kare alındığı zaman basınç birimi Pascal (Pa) olarak buluruz.
Sıvılar ağırlıkları nedeniyle bulundukları kabın temas ettikleri yüzeyine basınç uygular.
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.
Paskal pernsibi ile hidrolik fren sistemleri, hidrolik liftler, vinç, kamyon gibi araçlarda kullanılır.
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 kap içerisinde bulunan gaz tanecikleri hareket ederken kaba çarparak basınç oluşturur.
Kapalı kaplardaki gazın basıncı “Manometre” ile ölçülür.
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.
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.
Yerden yukarı çıkıldıkça açık hava basıncı azalır.
Yüksek dağlara çıkıldığında havanın yoğunluğu azalır, bu nedenle basınçta azalır.
Toriçelli deneyindeki cıva seviyesi düşer.