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,

P_k = 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

Özet:

Sıvılarda Basınç Nedir?

Sıvıların içinde bulunduğu ortama uyguladığı basınç, sıvının derinliği (yüksekliği), sıvının yoğunluğu ve yer çekimi ivmesi ile doğru orantılıdır. Sıvıların basınç formülü şu şekildedir:

P=h×d×gP 

• P: Basınç (Pascal – Pa)
• h: Sıvının derinliği (metre – m)
• d: Sıvının yoğunluğu (kg/m³)
• g: Yer çekimi ivmesi (9.8 m/s²)

Sıvı Basıncını Etkileyen Faktörler

1. Sıvının Derinliği (h)
   • Sıvının derinliği arttıkça basınç da artar. Bu yüzden suya daha derin daldıkça basıncı daha fazla hissederiz. Derinlik ve basınç arasında doğru orantı vardır.
2. Sıvının Yoğunluğu (d)
   • Yoğunluğu fazla olan sıvılar daha fazla basınç uygular. Örneğin, deniz suyu, tatlı sudan daha yoğundur, bu yüzden aynı derinlikte deniz suyundaki basınç daha fazladır.
3. Yer Çekimi İvmesi (g)
   • Yer çekimi ivmesi ne kadar büyükse, sıvı basıncı da o kadar büyük olur. Dünya’da bu değer yaklaşık olarak 9.8 m/s²’dir.

Sıvıların Kap Duvarlarına Uyguladığı Basınç

Sıvılar, içinde bulundukları kabın her noktasına eşit şekilde basınç uygularlar. Bu nedenle bir su dolu kabın yan duvarlarına, tabanına ve üst kısmına da basınç uygulanır.

Açık Hava Basıncı

Sıvılar sadece kendi ağırlıklarından dolayı değil, aynı zamanda üzerlerindeki atmosferin basıncından dolayı da basınca maruz kalırlar. Bu nedenle, sıvıların yüzeyinde bulunan noktalar atmosfer basıncına da maruz kalır.

Örnek Sorular

1. 10 metre derinlikteki suyun dibinde oluşan basınç nedir? (Suyun yoğunluğu 1000 kg/m³, g = 9.8 m/s²)
   • Çözüm: Basınç = h × d × g = 10 m × 1000 kg/m³ × 9.8 m/s² = 98,000 Pa.
2. Bir sıvının yoğunluğu 1200 kg/m³ ve derinliği 5 metre ise, sıvı basıncı ne olur?
   • Çözüm: Basınç = h × d × g = 5 m × 1200 kg/m³ × 9.8 m/s² = 58,800 Pa.