Durgun Sıvıların Basıncı
Sıvıların belli bir hacmi vardır ancak şekilleri yoktur. Sıvılar, içine konulduğu
kabın doldurulan kısmının şeklini alır. Sıvıların tanecikleri arasında
çok az boşluk bulunur. Buna rağmen sıvılar, basınç etkisi ile
sıkıştırılamaz kabul edilir.
Sıvılar da katılar gibi bulundukları yüzeye ağırlıklarından dolayı basınç
uygular. Katılar, sadece durma yüzeyine basınç uygularken sıvılar,
içinde bulunduğu kabın temas ettiği tüm yüzeylerine basınç uygular.
Bağıntıya göre sıvının bir noktada oluşturduğu basınç özkütlesine (d),
sıvının bulunduğu ortamın yer çekimi ivmesi büyüklüğüne (g) ve basıncı
hesaplanacak noktanın sıvının serbest yüzeyine olan dik uzaklığına
(h) bağlıdır. Bu uzaklığa derinlik denir. Sıvı basıncı bu üç nicelik ile
doğru orantılıdır. Sıvı yüzeyinden derinlere inildikçe sıvı basıncı artar.
Bu nedenle barajlarda alta doğru inildikçe duvar kalınlığı artırılarak
duvarların kolay yıkılmaması sağlanır.
Durgun bir sıvının oluşturduğu basınç, kabın kesitine ve şekline bağlı
değildir. Üç farklı kapta bulunan aynı yükseklikte, sıcaklıkları eşit, aynı cins sıvıların
hacimleri ve ağırlıkları farklı olmasına rağmen kabın tabanındaki
sıvı basınçları eşittir (Şekil 2.7). Düzgün bir kap (Şekil 2.8: a) akış hızı sabit bir musluktan akan türdeş
sıvıyla doldurulduğunda sıvı yüksekliği düzgün bir şekilde artar. Bu
nedenle sıvı yüksekliğinin zamanla değişim grafiği Şekil 2.8: b’deki gibi
olur. Sıvı basıncı, sıvının yüksekliği ile doğru orantılı olduğundan kabın
tabanındaki basıncın zamanla değişim grafiği Şekil 2.8: c’deki gibi olur.
Tabandan yukarıya çıkıldıkça genişleyen bir kap (Şekil 2.9: a) akış hızı
sabit bir musluktan akan türdeş sıvıyla doldurulduğunda sıvı yüksekli-
ğinin birim zamandaki artış miktarı azalır. Bu nedenle sıvı yüksekliği-
nin zamanla değişim grafiği Şekil 2.9: b’deki gibidir. Kabın tabanında
oluşan sıvı basıncının zamanla değişim grafiği ise Şekil 2.9: c’deki
gibi olur.
Tabandan yukarı çıkıldıkça daralan bir kap (Şekil 2.10: a) akış hızı sabit
bir musluktan akan türdeş sıvıyla doldurulduğunda sıvı yüksekliğinin
birim zamandaki artış miktarı da artar. Bu nedenle sıvı yüksekliğinin
zamanla değişim grafiği Şekil 2.10: b’deki gibidir. Kabın tabanında oluşan
sıvı basıncının zamanla değişim grafiği ise Şekil 2.10: c’deki gibi
olur.
Sıvılar, üzerine etki eden basıncın büyüklüğünü değiştirmeden sıvı içinde
her doğrultu ve yönde iletir. Bu ilke Fransız bilim insanı Blaise Pascal
(Bleyz Paskal, 1623-1662) tarafından ortaya konduğu için Pascal
Prensibi olarak bilinir. Bileşik kap sistemlerinde ve su cenderelerinde
Pascal Prensibi kullanılır. Kaba birbiriyle karışmayan iki sıvı konulduğunda (Şekil 2.11) özkütlesi
büyük olan sıvı içinde bulunan bir noktadaki sıvı basıncı hesaplanırken
Pascal Prensibi kullanılır.
Sıvılar, basınç farkından dolayı hareket eder. Şekil 2.12’deki bileşik
kabın tabandaki sıvı basınçları eşit olduğundan boruda herhangi bir
sıvı hareketi oluşmaz.
Bileşik kaplar sisteminin kollarının şekli ve kesit alanı ne olursa olsun
bütün kollardaki sıvı yükseklikleri birbirine eşittir (Görsel 2.12). Bunun
basit bir örneği cam demlikte görülebilir (Görsel 2.13). Demliğin gövde
kısmındaki çay ile boru kısmındaki çayın üst sınırları birbiriyle aynı
seviyededir.
Kollarında aynı cins sıvı bulunan Şekil 2.13’teki bileşik kapta I. koldaki
sıvı yüksekliği daha fazla olduğu için tabandaki sıvı basıncı (P1), II. kolun
tabanındaki sıvı basıncından (P2) büyüktür. Bu nedenle musluk açıldığında
I. koldan II. kola sıvı geçer. Bu akış iki kolun tabanındaki sıvı basıncı eşitleninceye
kadar devam eder. Sıvı akışı durduğunda kollardaki sıvı seviyeleri
eşitlenmiş olur. Görüldüğü gibi sıvılar daima basıncın büyük olduğu
yerden küçük olduğu yere doğru hareket eder.
