Sıvılarda basınç, sıvıların içinde bulunan bir noktaya uygulanan kuvvetin, o noktanın derinliğine ve sıvının yoğunluğuna bağlı olarak değişen bir büyüklüktür. Sıvılar, içinde bulundukları kabın her noktasına basınç uygular. 9. sınıf fizik müfredatında, sıvıların basınç oluşturma mekanizması ve bu basıncın hangi faktörlere bağlı olduğu açıklanır.
Durgun Sıvı Basıncının Değişkenleri
Durgun sıvılar bulundukları kabın temas ettiği her yere ağırlıklarından dolayı basınç uygular. Kabın tabanında 1 m²’lik bir yüzey seçilirse, o yüzeye etki eden kuvvet, 1 m²’lik yüzey alanının üstündeki sıvı ağırlığı kadar olur.
Buradan,
P = h . d . g
bulunur.
Kabın tabanına etki eden sıvı basıncı:
- h: derinlik (sıvının en üst seviyesine olan düşey uzaklık),
- d: yoğunluk (sıvının özkütlesi),
- g: yerçekimi ivmesi,
değerlerine bağlıdır.
Özağırlık, ρ = d . g şeklindedir.
Bu durumda sıvıların basıncı,
P = h . d . g = h . ρ
şeklinde ifade edilebilir.
Sıvı Basıncının Özellikleri
Sıvı basıncı, yüksekliği etkilememek şartıyla kabın şekline ve sıvı hacmine bağlı değildir. Özkütlesi d olan sıvı, farklı şekillerdeki kaplara eşit yükseklikte doldurulduğunda sıvının kap tabanlarına yaptığı basınçlar eşit olur.
Sıvı basıncı yüzeye daima dik olarak etki eder. Kap yüzeyinde açılan deliklerden çıkan sıvının yüzeye dik olarak çıkması da basıncın yüzeye dik uygulandığını gösterir.
Sıvının derinliği arttıkça basıncı da artar. Sıvı dolu kapta, şekildeki gibi açılan deliklerden çıkan sıvıların hız büyüklükleri farklıdır. V1 > V2 > V3 olmasının nedeni en alttaki delikteki sıvı basıncının en büyük, en üsttekinde ise en küçük olmasıdır.
Şekildeki düzgün silindirik kaba, akış hızı sabit olan musluktan sıvı aktıldığında sıvının yüksekliği, kabın şekli düzgün olduğundan düzgün artar. Dolayısıyla kabın tabanına etki eden sıvı basıncı da düzgün olarak artacaktır.
Şekildeki tabandan üste doğru daralan kaba, akış hızı sabit olan musluktan sıvı akıtıldığında kap yukarı doğru daraldığı için sıvı yüksekliği zamanla daha çok artar. Dolayısıyla kabın tabanına etki eden sıvı basıncı zamanla daha çok artacaktır.
Şekildeki tabandan üste doğru genişleyen kaba, akış hızı sabit olan musluktan sıvı akıtıldığında kap yukarı doğru genişlediği için sıvı yüksekliği artışı zamanla yavaşlayacaktır. Dolayısıyla kabın tabanına etki eden sıvı basıncının artışı zamanla azalacaktır.
Birbirine karışmayan sıvıların kabın tabanına uyguladığı basınç, sıvıların ayrı ayrı basınçlarının toplamına eşittir.
K noktasındaki toplam sıvı basıncı,
Pk = h1 . d1 . g + h2 . d2 . g
şeklinde bulunur.
Durgun Sıvıların Basınç Kuvveti
Sıvılar içerisinde bulundukları kapların temas ettikleri tüm yüzeylerine kuvvet uygular. Bu kuvvet, sıvıların ağırlığından kaynaklanır.
Sıvıların derinlikleri arttıkça, bulundukları kabın temas yüzeylerine uyguladıkları basınç kuvveti de artar. Su dolu bir barajın zeminine ve bent kısmına uygulanan kuvvet, şekilde görüldüğü gibidir.
Durgun sıvı basıncının, basınç kuvvetinin yüzey alanına oranı olduğunu biliyoruz:
P = F / A ise F = P . A
F = h . d . g . A
- h: derinlik
- d: sıvının özkütlesi
- g: yer çekimi ivmesi
- A: yüzey alanı
Sıvıların kap tabanına uyguladığı basınç kuvveti (F), sıvının derinliği, sıvının özkütlesi, yer çekimi ivmesi ve yüzey alanına bağlıdır.
Durgun sıvılarda kabın tabanına etki eden sıvı basınç kuvveti, kap düzgün ise (yukarı doğru genişlemiyor, daralmıyor) sıvının ağırlığına eşittir. Sıvı yukarı doğru genişleyen bir kaba konulduğunda, kap tabanına etki eden sıvı basınç kuvveti, ağırlıktan küçük olur. Sıvı yukarı doğru daralan bir kaba konulduğunda ise yan yüzeylerin tepkisiyle sıvı basınç kuvveti, ağırlıktan büyük olur.
- F: Sıvının kap tabanındaki basınç kuvveti
- G: Sıvının ağırlığı
