Basınç ve Basınç Kuvveti Kavramlarının
Katı, Durgun Sıvı ve Gazlarda Bağlı Olduğu
Değişkenler
Bisiklet ve otomobil gibi bazı taşıtların tekerleklerine hava basıldıkça
tekerleklerin şişmesi nasıl açıklanır?
Karda yürürken ayakkabıların altına geniş yüzeyli altlıklar neden takılır?
Alta doğru inildikçe baraj duvarları neden kalınlaşır? (Görsel 2.1)
Su altında uzun süre kalan dalgıçların (Görsel 2.2) su yüzeyine hızla
çıktıklarında “vurgun yeme” denilen bir rahatsızlık geçirmelerinin
sebebi nedir?
Başparmak ile işaret parmağı arasına alınan kurşun kalem hafifçe
sıkıştırıldığında (Şekil 2.1) Newton’ın etki-tepki yasası gereği iki parmağa
da eşit büyüklükte kuvvet etki eder. Ancak işaret parmağında
kalemin ucunun oluşturduğu acı, başparmakta oluşan acıdan daha
fazladır. Bu olayın sebebi basınçtır.
Birim yüzeye dik olarak etki eden kuvvetin büyüklüğüne basınç, yüzeyin
tamamına etki eden dik kuvvete ise basınç kuvveti denir
Katıların Basıncı
Kayak takımları neden uzun ve geniştir? Kayak takımları daha kısa
olsaydı yine rahatlıkla kayılabilir miydi? Buna göre katı basıncı ile yüzey
alanı arasındaki ilişki için, katı basıncı yüzey alanı ile ters orantılıdır,
denilebilir mi?
Kuvvet sabit kalmak şartıyla yüzey alanı büyürse basınç azalır, küçülürse
basınç artar. Yüzey alanı ile basınç ters orantılı olduğundan
uzun kayak takımları kullanan kayakçının (Görsel 2.3) ağırlığı geniş
bir yüzeye yayılır. Bu yayılma nedeniyle basınç küçülür ve kayakçı batmadan
rahatça kayar.
Karda yürürken giyilen kar ayakkabıları için de aynı durum geçerlidir
(Görsel 2.4). Kar ayakkabısının taban alanı geniş olduğundan yüzeye
yapılan basınç azalır ve karda yürüyen kişi batmaz.
Yukarıdaki örneklerde basıncın küçültülmesi amaçlanırken balta
(Görsel 2.5), bıçak gibi kesici aletlerde basıncın büyütülmesi amaçlanır.
Bu nedenle kesici yüzeyler bilenerek inceltilir ve yüzey alanı küçültülür.
Böylelikle aynı kuvvetin etkisi altında oluşan basınç artar ve kesme
olayı kolaylaşır.
Tahtaya saplanmak istenen bir çivinin (Görsel 2.6) sivri uçlu üretilmesi-
nin nedeni basıncın artırılarak tahta içerisinde daha kolay ilerlemesidir.
Katıların yüzeye yaptıkları basıncı etkileyen değişkenlerin incelenmesi
için “Katı cisimlerin yüzeye uyguladığı basınç” etkinliğini yapınız.
Katılar, üzerine etki eden kuvvetin yönünü ve büyüklüğünü değiştirmeden
iletir. Çivinin arkasına çekiçle vurulduğunda uygulanan F büyüklüğündeki
kuvvet, çivinin sivri ucuna iletilir (Şekil 2.4). Ancak kuvvet
uygulanan yüzeydeki basınç ile sivri ucundaki basınç aynı değildir.
Çivinin kuvvet uygulanan yüzey alanı A1, sivri ucunun yüzey alanı A2
ise A1 > A2 olduğundan A1 yüzeyinde oluşan basınç (P1
), A2 yüzeyinde
oluşan basınçtan (P2) küçük olur. Sivri uçta basıncın büyük olması çivi-
nin tahta içerisinde ilerlemesini kolaylaştırır.
Ağır iş makinesi (Görsel 2.7) ve tank (Görsel 2.8) gibi büyük kütleli olup
yumuşak zeminlerde ilerlemesi gereken araçlarda tekerlek yerine palet
kullanılır. Paletlerin yüzey alanları büyük olduğundan araçların zemine
uyguladığı basınç azalır. Bu durum paletli araçların yumuşak zeminde
batmasını engeller ve daha kolay ilerlemesine yardımcı olur.
Ağır yük taşıyan tırlarda (Görsel 2.10), kamyonlarda ve trenlerde tekerlek
sayısının fazla olması bu araçların zemin ile temasını artırır. Bu
durum zemine uygulanan basıncın azalmasını sağlar.
Katı basıncı teknolojide de kullanılmaktadır. Kristal yapıdaki cisimlerin
yüzeylerine dışarıdan uygulanan basınç ile orantılı olarak yüzeyler arasında
potansiyel farkı oluşturmasına piezoelektrik olayı denir.
Bir kristalin yüzeylerine iki taraftan kuvvet uygulandığında oluşan
basınç nedeniyle kuvvet uygulanan yüzeyler arasında potansiyel farkı
oluşur (Şekil 2.5). Uygulanan kuvvet artırıldığında voltmetrede okunan
değerin de arttığı görülür.
Piezoelektrik olayından yararlanılarak elektronik tartı geliştirilmiştir.
Tartı üzerine etki eden ağırlığın oluşturduğu basınç nedeniyle potansiyel
farkı, elektronik devreleri vasıtasıyla sayıya dökülür ve tartılan
cismin kütlesi ekranda okunur (Görsel 2.11).
Denizin altındaki cisimlerin yerlerini tespit etmek için kullanılan sonar
cihazlarında ve ses sinyallerini elektrik sinyallerine dönüştüren kristal
mikrofonlarda piezoelektrik olayından faydalanılır.
