Basınç nedir?
Basınç, bir yüzeye dik (normal) olarak uygulanan kuvvetin o yüzeye düşen birim alanıdır. Formülle yazarsak:
p = F / A
Burada p basınç (pressure), F uygulanan kuvvet (Newton, N), A ise yüzey alanıdır (metrekare, m²).
İpucu:
Basınç hesaplamalarında kuvvetin birimi Newton (N), alanın birimi ise metrekare (m²) olmalı—aksi halde sonuç Pascal (Pa) çıkmaz.
Birimler
- SI birimi: Pascal (Pa) = N/m².
- Yaygın olarak kullanılan diğer birimler: kilopascal (kPa), atmosfer (atm), milimetre cıva (mmHg) ve bar.
- 1 atm ≈ 101325 Pa, 1 bar = 100000 Pa, 760 mmHg ≈ 101325 Pa.
Örnek:
Örnek: 50 N’luk bir kuvvet 0.25 m²’lik bir alana uygulanıyorsa basınç p = 50 / 0.25 = 200 Pa olur.
Sıvı ve gazlarda basınç
- Sıvılarda derinlikle basınç artar. Durgun sıvıda bir derinlik h için sıvı üzerindeki basınç:
p_sıvı = ρ g h
Burada ρ (rho) sıvının yoğunluğu (kg/m³), g yerçekimi ivmesi (~9.8 m/s²), h derinliktir (m).
- Bu formül yalnızca sıvının kendi oluşturduğu fark basıncını verir; genellikle atmosfer basıncını da eklemek gerekir:
p_toplam = p_atmosfer + ρ g h
Örnek:
Örnek: Deniz altında 10 m derindeysen p_sıvı = 1000 kg/m³ × 9.8 m/s² × 10 m ≈ 98 000 Pa (≈98 kPa). Buna atmosfer basıncını (≈101 kPa) ekleyince toplam ≈199 kPa olur.
Pascal prensibi (hidrolik)
- Kapalı bir sıvıda bir noktaya uygulanan basınç, sıvının her noktasına aynı şekilde iletilir. Bu prensip hidrolik lift ve frenlerde kullanılır: küçük bir kuvvetle büyük kuvvet elde edilebilir.
Örnek:
Hidrolikte küçük pist alçak ama büyük pist yüksekse, aynı basınç hem küçük hem büyük pistte oluşur; bu yüzden küçük pistteki kuvvet, büyük pistteki kuvvetle çarpılan alan oranında büyür.
Günlük hayat örnekleri
- İnce bir iğne ucuyla aynı kuvvet uygulandığında basınç büyük olur—bu yüzden iğne banda kolay girer.
- Kar üzerinde yürümek için karlı ayakkabılar (kar ayakkabıları) ayakkabının temas alanını büyütür, böylece basınç azalır ve batma azalır.
- Yüksek topuklu ayakkabılar küçük alana kuvvet uygular; zeminde daha yüksek basınç oluşturur.
- Yer yüzeyi atmosfer basıncıyla çevrilidir; biz bunu hissetmeyiz ama barometreler sayesinde ölçülebilir.
İpucu:
Basınç problemlerinde önce tüm birimleri SI birimlerine çevir—santimetreyi metreye, kilogramı Newton’a (ki kütleden kuvvete geçerken g ile çarparız) dönüştür.
Yaygın hatalar
Yaygın Hata:
Çoğu öğrenci kuvvet yerine kütleyi doğrudan kullanır. Kütle (kg) ile kuvvet (N) farklıdır; ağırlık hesaplanırken F = m g kullanılmalıdır.
Yaygın Hata:
Alan hesaplanırken cm² veya mm² kullanılıp m²’ye çevrilmeden işlem yapmak yanlış sonuç verir. Örneğin 100 cm² = 0.01 m²’dir.
Yaygın Hata:
Sıvı basıncı hesaplanırken atmosfer basıncını ihmal etmek; bazen soruda "mutlak basınç" istendiğinde atmosferi eklemek gerekir.
Özet
- Basınç = Kuvvet / Alan (p = F/A).
- Sıvılarda derinlikle p = ρ g h artar; toplam basınç için atmosferik basınç eklenir.
- Birimlere dikkat et, kuvvet ile kütleyi karıştırma, alanı doğru birime çevir.
🤔 İlgili Sorular:- Bu bilgi gerçek hayatta ne işime yarayacak?
- Bir cisim 20 N kuvvetle 0.01 m² alana bastırılırsa basınç kaç Pa'dır?
- Suyun 5 m derinindeki basınç nasıl hesaplanır ve atmosfer basıncı ile toplam basınç nedir?