Kaldırma Kuvveti ve Basınç


Kaldırma Kuvveti
Arşimet prensibi, bir sıvı içindeki katı cisim, taşırdığı sıvının ağırlığına eşit bir kuvvet ile yukarıya itilir. Ünlü bir deneyde Arşimet, aynı kütledeki altın bir taç ile bir altın külçesinin taşıracakları su miktarlarının aynı olması gerektiğini ileri sürmüş ve dediği çıkmayınca tacın saf altın olmadığını anlamıştır.
Suyun kaldırma kuvveti, Arşimet tarafından farkedilen ve ileri sürülen bir ilkeyle, açıklığa kavuşmuştur. Su, kendi yoğunluğundan da az yoğunluğa sahip olan cisimleri, yüzeyine doğru itmektedir. Yoğunluk farklılıklarından ortaya çıkan itme kuvveti etkisiyle cisim yüzmeye başlar. Burada her ne kadar gemi ve deniz mühendisliğinin alanına girdiğinden, örnek su olarak alınmışsa da bu ilke sıvılar için de genel kuraldır.
Yoğunluk karşılaştırması basit şekilde söyle yapılabilir: Elinize alacağınız bir kabı taşana kadar doldurun. Tabi önce o kabı da ondan daha büyük olan başka bir kaba koyun. Sonrada yüzebilecek herhangi bir cismi kaba atın. Büyük kapta biriken taşma suyu, varsa bir ölçekle (çamaşır makinesi toz ölcüsü veya ölçekli su sürahisi de olur) hacmini, bir teraziyle de cismin ağırlığını ölçün. Sonra bir bölme işlemiyle cismin ağırlığını, hacme bölün. Bulduğunuz o rakam kabaca o cismin yoğunluğunu verir. Bu sayı birden küçükse kaba attığınız çisim şu an suda yüzüyor durumdadır. Birden büyükse suya batmıştır. Anlaşılacağı gibi içme suyu kullandığımız düşünülmüştür ve içme suyunun yoğunluğu 1'dir.
Aslında bu doğal olay yüzmenin de nasıl gerçekleştiğini ortaya koyar. Arşimet bu deneyi aynı büyüklükteki iki altın parçayı terazinin iki koluna bağlayıp birini suya batırarak yapmıştır. Yukarıda açıklanan kendi bulduğu yöntemle altınların ikişide gerçekse yoğunluklarının aynı kalacağını, biri farklı karışımlardan oluşan altınsa yoğunluk farkıyla ortaya çıkacağını ileri sürmüş ve kanıtlamıştır.
Kaldırma kuvvetinin formülü şöyle verilmiştir:
\begin{matrix} F_{\rm KALDIRMA} &=& V_{\rm BATAN} \cdot \rho_{\rm SIVI}\cdot g \\ \ &=& 8000~{\rm cm}^3 \cdot 1 \frac{g}{{\rm cm}^3}\cdot9{,}81\cdot10^{-3}\frac{\rm N}{g} \\ \ &=& 78{,}48~{\rm N}\end{matrix}
Burada FK kaldırma kuvvetini, Vbatan batan hacmi, ρsıvı sıvının yoğunluğunu ve g yerçekimi ivmesini belirtir.





BASINÇ
Basınç, bir yüzey üzerine etkide bulunan dik kuvvetin, birim alana düşen miktarı. Katı, sıvı ve gazlar ağırlıkları nedeniyle bulundukları yüzeye bir kuvvet uygularlar. Kuvvetin kaynağı ne olursa olsun birim yüzeye dik olarak etki eden kuvvete basınç (P), bütün yüzeye dik olarak etki eden kuvvete de basınç kuvveti (F) denir.
P=F/S
  • P : Basınç
  • F : Kuvvet
  • S : Alan

KATILARDA BASINÇ

Katılarda basınç cismin kütlesinin tavan alanına bölümü ile bulunur. Katılarda basınç kuvveti cismin ağırlığıdır. Katılarda eğer cismin ağırlığı artarsa basınç artar, taban alanı artarsa basınç azalır. Cismin ağırlığının yerçekimi ivmesi ile olan ilişkisinden dolayı da basınç yerçekimi ile de doğru orantılıdır.

KAPALI GAZ BASINCI

Gazlarda basınç ise bir çok unsurla bağlantılıdır. Gazların basıncının hesaplanmasında sıcaklık, bulunduğu kabın hacmi, gazın miktarı ve R sayısı önemlidir. Bunları formülle ifade edecek olursak; P.V=n.R.T Gazlarda basınç, gazın molekül sayısı ve sıcaklığı artarsa artar; gazın bulunduğu kabın hacmi artarsa azalır. R sayısı ise sabit bir sayıdır. Kapalı gazlarda basınç manometreler yardımı ile ölçülü

SIVI BASINCI

Sıvı basıncı, sıvının ağırlığından dolayı bulunduğu kabın her noktasına uyguladığı basınçtır. Sıvı basıncı o noktanın sıvı sütununun ağırlığı kadardır. Yani, P=hxd (sıvı basıncı=yükseklik x yoğunluk). Sıvı basıncı kabın biçimine ve genişliğine bağlı değildir.
P=h.d.g





KONU BİTTİKTEN SONRA TEST ÇÖZMEYİ UNUTMAYIN!!!                                  MODERATÖR:TARIK KUTLU



Hiç yorum yok:

Yorum Gönder

Kaydol: Kayıtlar (Atom)