BASINÇ NEDİR?

Dağın tepesine tırmanan bir dağcı, yükseklere çıktıkça kulaklarında bir etki hisseder. Paraşütçüler de buna benzer bir durumla karşılaşır.

kati-basinc katilarda-basinc

 

 

 

 

Doğadaki tüm cisimler, ağırlıkları nedeniyle bulundukları zemine kuvvet uygular. Örneğin koşarken yere, otururken koltuğa bir kuvvet uygularsınız. Cisimlerin birim yüzeye uyguladıkları dik kuvvete basınç denir. Dağcının, paraşütçünün ya da dalgıcın hissettiği etki bulundukları ortam ile kulaklarındaki basınç farklılığından kaynaklanır. Karda yürürken ayakkabımız zemine batarak arkasında izler bırakır.

kar-ayakkabisi-basinc

 

Karda oluşan bu izler de yine basıncın bir sonucudur. Tüm bu örneklerden anlaşıldığı üzere katı, sıvı ve gazlar bulundukları ortamlara basınç uygular. Basınç birimi Pascaldır ve “Pa” ile ifade edilir.

 

KATI BASINCI

Katılar ağırlıkları sebebiyle bulundukları yüzeye kuvvet uygular ve bu kuvvetin etkisiyle basınç oluşur. Örneğin kumsalda çıplak ayakla kuma bastığınızda ağırlığınız kadar kuvvet uygularsınız. Oluşan basıncın etkisiyle kumda iz bırakırsınız.

ayak-izi-basinc

Karlı bir yolda yürürken kara batarsınız. Kara batmanızın nedeni zemine uyguladığınız basınçtır. Ayakkabı numaralarınız aynı, ancak ağırlığı sizden farklı olan bir arkadaşınızla karda yürürken ayak izlerinizin aynı olmadığını gözlemlemişsinizdir. Bunun nedeni, arkadaşınız ile sizin zemine uyguladığınız basıncın farklı olmasıdır. Basınç, kuvvetle ilişkilidir. Yüzey alanı yani cismin zeminle temas ettiği yüzeyin genişliği sabit tutulup kuvvet artırıldığında basınç artar.

Bir aracın içerisinde insanlar varken ya da yokken aracın zemine uyguladığı basınç farklıdır. Araçta insanlar varken aracın yere uyguladığı kuvvet daha fazladır. Bu nedenle aracın yere uyguladığı basınç da daha fazla olacaktır. Katı bir cismin uyguladığı kuvvet arttıkça zemine etki eden basınç artar, kuvvet azaldıkça basınç azalır. Basınç ve kuvvet doğru orantılıdır.

katilarda-basinc

 

Yandaki düzenekte basınçları karşılaştıracak olusak;

3.durum > 2.durum > 1.durum

 

Bir kartonu toplu iğne ve çivi ile delmeye çalıştığınızda her iki cisimde de eşit kuvvet uygulamanıza rağmen toplu iğne ile daha kolay deldiğinizi gözlemlersiniz. Bunun nedeni toplu iğnenin ucunun çivinin ucundan daha sivri olmasıdır. Bu örnekten faydalanarak basıncın yüzey alanı ile ilişkili olduğunu söyleyebiliriz. Yüzey alanı ne kadar az olursa basınç da o kadar fazla olur. Kuvvet sabit tutulup yüzey alanı artırıldığında ise basınç azalır. Katı basıncı ile yüzey alanı ters orantılıdır.

kati-basinci-yuzey-alani

Yandaki düzenekte basınçları karşılaştıracak olursak;

Şekil II > Şekil I

Her bir tuğlanın ağırlığına G dersek;
P1=3G / 3S = 1 G / S kadardır.
P2=3G / 2S = 1,5 G / S kadardır.

Katı basıncını etkileyen değişkenler kuvvet ve yüzey alanıdır.

Not: Katılar üzerine uygulanan kuvveti aynen iletir, fakat basınç aynen iletmez.

Not: Basınç kuvveti, basıncın oluşmasını sağlayan kuvvettir. (F kuvveti)

Yumuşak bir toprak zemin üzerinde duran ve ağırlıkları aynı olan tavuk ve ördekten, ördek zemine daha az batar. Çünkü ördeğin ayak parmaklarının arası perdelidir. Bu nedenle ördeğin zemine temas ettiği yüzey alanı daha fazladır. Aynı ağırlıkta olmalarına rağmen daha geniş bir alana kuvvet uyguladığı için ördeğin zemine uyguladığı basınç, tavuğun uyguladığı basınçtan daha küçüktür.

basinc-artirma basinci-artirma


Katılarda Basıncı Artırmaya Yönelik Uygulamalar

♦ Tırnakların sivri olması
♦ Dişlerimizin keskin olması
♦ Tavukların ayaklarının perdesiz olması
♦ Patenlerin sivri olması
♦ Botların altının tırtıklı olması
♦ Toplu iğnenin ucunun sivri olması
♦ Kışın tekerlere zincir takılması
♦ Krampon tabanında sivri çiviler olması
♦ Sivri topuklu ayakkabının kuma gömülmesi
♦ Bıçağın ucunun sivri olması

Katılarda Basıncı Azaltmaya Yönelik Uygulamalar

♦ Tek çivinin balonu patlatırken, çok sayıda çivinin balona batırıldığında balonun patlamaması
♦ Raptiyenin bastırdığımız ucunun geniş olması
♦ Kaz ve ördeklerin ayaklarının perdeli olması
♦ Fil, deve ve ayı gibi hayvanların ayaklarının geniş olması
♦ Kar ayakkabılarının geniş olması
♦ Kepçeler de palet olması
♦ Kamyonların teker sayısının fazla olması

 SIVI BASINCI

Suya dalmış olan bir dalgıç, derinlere indikçe suyun kendi vücudunda bir baskı kurduğunu hisseder. Sıvılar da katılar gibi basınç oluşturma etkisine sahiptir. Tüm sıvılar, içinde bulunan cisimlere bir basınç uygular.

Bir kap içerisindeki sıvı, kabın her tarafına basınç uygular. Ancak sıvının uyguladığı basınç her yerde aynı değildir. Su dolu bir pet şişeye farklı yüksekliklerden, eşit büyüklükte delikler açtığınızı düşününüz. Bu deliklerden suyun uyguladığı basınç nedeniyle suyun fışkırdığını gözlemlersiniz. Şişenin en dibindeki delikten fışkıran su en uzağa gider. Bunun nedeni, şişenin en altında sıvı basıncının daha fazla olmasıdır. Sıvının derinliği arttıkça oluşturduğu basınç değeri artar.

Farklı şekillerdeki kaplara aynı sıvıdan, aynı yükseklikte doldurulursa kapların şekli nasıl olursa olsun, sıvıların kapların tabanlarına yaptıkları basınçlar birbirine eşit olur. Çünkü sıvı basıncı sıvının derinliğine bağlıdır. Aşağıdaki kaplarda verilen sıvılar kap tabanlarına eşit basınç uygular. Bu örnekten sıvılarda basıncın kabın şekline bağlı olmadığını anlayabiliriz.

 

 

 

 

İçerisinde aynı miktarda alkol ve su bulunan iki kaptan suyun bulunduğu kabın basıncı daha fazladır. Çünkü suyun yoğunluğu alkolün yoğunluğundan daha fazladır.

 

Sıvı basıncı yer çekimine, sıvının derinliğine ve cinsine bağlıdır. Ancak yer çekimi dünya üzerinde çok fazla değişmediği için işlemlerde kullanma gereği duyulmamaktadır.

Bileşik Kaplar

Su basıncının belirli bir seviyede olması
için su depoları kullanılır. Su deposunun yüksekliğinden az bütün evlere su gelecektir.

 

 

Sıvılar sıkıştırılamadığı için üzerlerine uygulanan basıncı her yöne aynı şekilde iletir. Bu ilkeye Pascal Prensibi adı verilir. Bu ilke, önemli bir bilim insanı olan Blaise Pascal  tarafından bulunduğu için onun adıyla anılmaktadır. Pascal Prensibi’nde “sıvı basıncı” kuvvet, yüzey alanı gibi kavramların birbirleriyle olan ilişkilerine göre açıklanmış ve bir genellemeye varılmıştır.

Pascal Prensibinin Kullanım Alanları

♦ Su Cenderesi
Kesitleri farklı 2 silindirin tabanından birleşmesiyle oluşan bir bileşik kaptır. Küçük piston üzerine uygulanan az kuvvet, büyük silindirde fazla olarak elde edilir. (F1 < F2) Sıvı basıncı her tarafta aynıdır.


♦ Otomobil Fren Sistemleri

♦ Hidrolik Kaldırma Sistemleri (Hidrolik Lift)
Traktör, itfaiye merdiveni, kepçe, damperli kamyon
gibi araçlarda kullanılır.

♦ Berber Koltuğu
Az bir kuvvet uygulanarak koltuk kaldırılabilir.

GAZ BASINCI

Yüzerken suyun vücudunuza uyguladığı basınca benzer şekilde hava da bedeninize bir basınç uygular. Gazlar, bulundukları kabın yüzeylerine ve içindeki nesnelere basınç uygulamaktadır. Gazlar bulundukları kabın tamamını
doldurur, bu nedenle içinde bulundukları kabın her tarafına basınç uygular. Dünya’yı saran atmosfer tabakasındaki gazların oluşturduğu basınca açık hava basıncı adı verilir.

Bu basıncı ilk ölçen bilim insanı Torricelli’dir (Toriçelli). Torricelli, deniz seviyesinde bir metrelik cam boruyu cıva ile doldurup bu boruyu cıva ile dolu başka bir kabın içerisine ters çevirmiştir. 0 °C sıcaklıkta yaptığı bu deneyde cam borudaki cıva seviyesinin azalarak 76 cm’de kaldığını gözlemlemiştir. Buradan yola çıkarak açık hava basıncının 76 cm cıvaya eşit olduğunu bulmuştur. Cıva seviyesi, borunun kalınlığına şekline bağlı değildir.

Not: Toriçelli deneyinde cıva yerine su kullanılmış olsaydı, su seviyesi daha fazla olacaktı.
Not: Açık hava basıncını ölçen araçlara “Barometre” denir.
Not: Kapalı kaplardaki gazın basıncı “Manometre” ile ölçülür.
Not: Açık Hava Basıncı = Atmosfer Basıncı = 1 atm (76 cmHg)

 

 

 

 

Açık hava basıncı deniz seviyesinden yukarıya doğru çıkıldıkça
azalır. Yandaki şekilde basınçları karşılaştıracak olursak;
X > Y > Z ‘ dir.

 

Açık Hava Basıncının Etkileri

⇒ Günlük yaşamda açık hava basıncının etkilerini pek çok örnekte görebilirsiniz. Duvara bir şeyler asmak için kullanılan vantuzlu askılar bir yüzeye yapıştırılmak istendiğinde içindeki hava çekilirse açık hava basıncının etkisiyle vantuz yüzeye yapışır.

⇒ Meyve suyu kutusunun içindeki meyve suyunu pipetle içerken biten meyve suyunun ardından kutudaki havayı boşalttığınızda kutu, açık hava basıncının etkisiyle içe doğru çöker. Çünkü kutudaki hava azaldıkça uyguladığı basınç azalacağından kutunun dışına etki eden açık hava basıncı ile kutu içe doğru büzülecektir.

⇒ İçi su dolu bir bardağın ağzına kâğıt kapatarak bardağı ters çevirdiğinizde bardaktaki suyun dökülmediğini gözlemlersiniz. Bunun nedeni, bardaktaki suyun ağırlığı nedeniyle kâğıda uyguladığı basıncın açık hava basıncı tarafından dengelenmesidir.

⇒ Magdeburg Deneyi :  Magdeburg yarım küreleri hava olmayacak şekilde birleştirilir. Kürenin içerisindeki hava boşaltıldığında küreler birbirinden ayrılmaz. Çok güçlü atlar çektiklerinde birbirinden zorlukla ayırabilmiştir. Bu deney açık hava basıncının büyüklüğünü göstermektedir.

⇒ Çay tabağı ve çay bardağı arasına su girdiğinde, tabak bardakla beraber  kalkar. Bu olay açık hava basıncını gösterir.

⇒ Cam şişe içerisinde kibritle ateş yakılarak atılıp, şişenin ağzına haşlanmış yumurta yerleştirilirse şişe içerisinde ateş söndüğünde yumurta da şişe içerisine düşecektir.

BASINCIN GÜNLÜK YAŞAM VE TEKNOLOJİDEKİ UYGULAMALARI

Duvara çakılan çivinin ucunun sivri olması, ekmek dilimlerken kullanılan bıçağın keskin olması yüzeye uygulanan basıncı artırır. Bu sayede çivinin çakılması ve ekmeğin kesilmesi işlemleri kolaylıkla yapılır. Karda yürüyebilmek için kullanılan kar ayakkabılarının taban kısımlarının geniş yüzeyli olması oluşan basıncı azaltır. Bu sayede karda batmadan yürünebilir. Bunlar gibi günlük yaşamda karşılaşılan pek çok olayda basıncın etkisinden yararlanılır. Bazen basıncın küçük olması kolaylık sağlarken bazen de büyük olması işleri kolaylaştırır.

Teknolojik gelişmeler sayesinde katı, sıvı ve gazların basınç özelliklerinin uygulama alanları giderek artmaktadır. Basıncın günlük yaşam ve teknolojideki uygulamaları ile ilgili bazı örnekler aşağıda verilmiştir:

Buz pateni yapan sporcuların giydikleri ayakkabılar özel olarak tasarlanmıştır. Alt kısmı bıçak gibi sivri olan bu ayakkabılar sayesinde sporcular yere daha fazla basınç uygulayarak buz üzerinde daha rahat hareket ederler.

Ağır iş makinelerinin bazılarının ve tankların paletlerinin geniş yüzey alanına sahip olması zemine etki eden basıncın daha az olmasına neden olur. Bu sayede böyle araçların toprakta batmadan rahat hareket edebilmesi sağlanır. Benzer şekilde traktör ve ağır yük taşıyan araçların tekerlekleri de bu amaçla geniş yüzeyli yapılır.

Araba tamircileri arabayı havaya kaldırmak için özel pistonlar kullanırlar. Bu pistonların içerisinde sıvı bulunur. Sıvının basıncı iletme özelliğinden yararlanılarak geliştirilen pistonlar arabayı havaya kaldırır. Benzer şekilde berber koltukları, itfaiye merdivenleri de sıvı basıncı ile hareket eder. Hidrolik kaldırma sistemleri Pascal Prensibi’nin uygulamalarından biridir.

Pascal Prensibi’nin uygulama alanlarından biri de hidrolik fren sistemleridir. Hareket hâlindeki aracın durmasını sağlayan hidrolik fren sistemleri, sıvıların basıncı sayesinde çalışır. Fren pedalına basıldığında, sıvı bu basıncı ileterek fren balatalarına zıt yönde kuvvet uygulanmasını sağlar. Bu kuvvet, aracı durdurur.

Yemek pişirmek için kullanılan mutfak tüpleri, hastanelerde kullanılan oksijen tüpleri, taşıtlardaki LPG tüpleri gazların basıncından yararlanılarak üretilmiştir. Gazlar basınç uygulanarak bu tüplerin içerisine yerleştirilir.

Bisiklet tekeri ve top şişirmek için kullanılan pompalarda ve kaza anında şişerek otomobilin ön koltuğunda oturanları koruyan hava yastıklarında da gaz basıncından yararlanılır.

Diğer  Basınç Örnekleri
 Bıçağın meyveyi kesmesi için ağzı keskinleştirilir. Bu sayede basınç artırılmış olur.
 Kışın karda ayağımızın batmaması için geniş tabanlı kar ayakkabıları giyeriz.
 Baltanın ağzının bilenmesi katı basıncını artırır.
 Otomobilin firen sistemini çalıştırmak için sıvı basıncından yararlanılır.
 Hidrolik liftlerle çok büyük ağırlıklar kaldırılabilmektedir. Liftler sıvı basıncından yaralanılarak yapılmıştır.
 İtfaiye, kamyon, vinç gibi araçlarda kaldırmak işi için sıvı basıncından yararlanılır.
 Bahçe hortumun ucu sıkıştırıldığında su daha ileri gider. Sıvı basıncı artırılmış olur.
 Şırınganın içerisine sıvı çekmek için sıvı basıncı kullanılır.
 Pipet ile meyve suyunu içmek için açık hava basıncından yararlanırız.
 Boya makinelerinde gaz basıncından yararlanılır.
 Emme basma tulumbalarda açık hava basıncından yararlanılır.
 Yangın tüpü, mutfak tüpü ve oksijen tüpünde gaz basıncından yararlanılır.
 Parfümlerde gaz basıncından yararlanılır.
 Otomobil hava yastıklarında gaz basıncından yararlanılır.
 Elektrikli süpürgenin tozu çekmesi hava basıncı ile gerçekleşir.
 Vantuzların cama yapışması hava basıncı sayesinde olur.
 Vakumlu poşetler içerisinde hava basıncı alınmıştır.
 Tıkanan lavaboları açmakta kullanılan lavabo açıcılar açık hava basıncından yararlanılır.
 Deniz seviyesinden yükseklere çıkıldıkça açık hava basıncının azalmasından dolayı kulaklarımız tıkanır, burnumuz kanar. (Kulak tıkanıklığı basınç artmasından da kaynaklanabilir.)
 Zeytinyağ tenekesinden yağ boşaltılırken yağın düzgün akabilmesi için tenekeye ikinci bir delik daha açılır.
 Çay demliğinden çayın daha fazla akması için kapağın açılması gerekir.

Kaynak: MEB 8. Sınıf Fen Bilimleri Ders Kitabı , Diğer



Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir