Kaldırma kuvveti
Sıvı tarafından cismin ağırlığına zıt yönde etki eden kuvvete denir.
- FK şeklinde sembolize edilir.
- Birimi Newton(N) dur.
- Vektörel bir niceliktir.
Bir cismi dinamometreye takıp ağırlığını ölçtüğümüzde ağırlığı GH olarak ölçülüyor.
Daha sonra cisim sıvı içerisine bırakılıp dinamometre yardımı ile sıvı içerisindeki ağırlığı GS olarak ölçülüyor.
GH >Gs sonucunun çıkmasına neden olan etki sıvı tarafından uygulan kaldırma kuvvetidir.
GH – GS = FK
eşitliği yazılır.
Arşimed prensibi
Sıvılarınkaldırma kuvveti, Arşimed tarafından fark edilen ve ileri sürülen bir ilkeyle açıklığa kavuşmuştur.
Kaldırma kuvvetinin bağlı nicelikler;
- Vb: Cismin batan hacmi(cismin sıvı içinde kalan hacmi)
- ds: Sıvının özkütlesi(yoğunluğu)
- g: Yerçekimi ivmesi
- Kaldırma kuvveti bağıntısı ile hesaplanır.
Cismin sıvı içindeki konumuna göre kaldırma kuvveti ağırlık ilişkisi;
A kabında: Yüzen cisim için;
yorumu yapılır.
B kabında:Askıda cisim için;
yorumu yapılır.
C kabında:Batan cisim için;
yorumu yapılır.
TAŞIRMA KABINDAKİ CİSME ETKİ EDEN KALDIRMA KUVVETİ
Aşağıdaki ki temel ilke cismin konumu ne olursa olsun geçerlidir.
Taşan sıvı ağırlığı daima kaldırma kuvvetine eşittir.Gtaşan sıvı= Fk
Taşan sıvı hacmi daima batan hacme eşittir.Vtaşan sıvı =Vbatan cisim
Cismin ağırlığı ve taşan sıvı ağırlığı aynı değerdedir. Bu nedenle yüzen cisimler kapta ağırlaşma meydana getirmez.
CİSİM ASKIDA KALDIĞINDA
Kaldırma kuvveti cismin ağırlığı ve taşan sıvı ağırlığı eşittir. Bu nedenle askıda kalan cisimler kapta ağırlaşma meydana getirmezler.
CİSİM BATTIĞINDA
Batan cisimler kendi ağırlıklarından az sıvı taşırırlar. Bu nedenle kapta ağırlaşma meydana gelir.
BİRBİRİNE KARIŞMAYAN SIVILAR İÇİNDEKİ CİSME ETKİ EDEN KALDIRMA KUVVETİ
İki sıvı ile temas söz konusu olduğundan X sıvısı ve Y sıvısı ayrı ayrı cisme kaldırma kuvveti uygular.
Cisme etki eden toplam kaldırma kuvveti ise bu iki kuvvetin toplamıyla elde edilir.
ÖRNEK:
Eşit hacimli X, Y ve Z cisimleri sıvıya bırakıldığında şekilde konumu alıyor.
Buna göre cisimlere etki eden kaldırma kuvvetlerini büyükten küçüğe doğru sıralayınız.
ÇÖZÜM:
Aynı sıvı içinde olduklarından hacim bilgisi yardımı ile kaldırma kuvvetlerini kıyaslayabiliriz.
Y ve Z cisimlerinin batan hacimleri eşit olduğundan cisimlere etki eden kaldırma kuvvetleri eşittir.
X cisminin ise batan hacmi diğerlerine göre daha az olduğundan kaldırma kuvveti Y ve Z cismine kıyasla daha küçüktür.
FY= FZ>FX
ÖRNEK:
Eşit kütleli X, Y ve Z cisimleri sıvıya bırakıldığında şekilde konumu alıyor.
Buna göre cisimlere etki eden kaldırma kuvvetlerini büyükten küçüğe doğru sıralayınız.
ÇÖZÜM:
Kütle bilgisinden yola çıkılarak yorum yapmak gerekirse;
Cisimlerin sıvı içindeki konumu değerlendirilmelidir.
FX=GX
FY=GY
FZ<GZ
GX=GY=GZ olduğuna göre;
FX=FY>FZ
ÖRNEK:
Şekildeki gibi dengede olan X ve Y cisimleri için,
Cisimlere etki eden kaldırma kuvvetleri 
; oranını bulunuz.
ÇÖZÜM:
KATI BASINCI
Katı bir cismin temas ettiği yüzeye uyguladığı basıncı ifade eder.
şeklinde ifade ederiz.
- Birimi Pascal (Pa) dır.
- Skaler bir niceliktir.
Basınç kuvveti
Basıncı oluşturan yüzeye dik etki eden kuvvete basınç kuvveti denir.
SI birim sisteminde birimi Newton dur.
Şekil 1’de yüzeye etki eden tek dik kuvvet ağırlıktır.
Şekil 2’de yüzeye dik etki eden kuvvetler ağırlık ile F kuvvetinin toplamına eşittir.
Şekil 3 de yüzeye etki eden dik kuvvetler ağırlık ile F kuvvetinin farkına eşittir.
Düzgün geometrik katı cisimlerin yere uyguladığı basınç
Özkütlesi ve yüksekliği bilinen cismin yere uygulağı basınç;
m: kütle
G: yerçekimi ivmesi
S: temas eden yüzey alanı
D: özkütle
V: hacim
h: yükseklik
şeklinde hesaplanabilir.
Günlük hayatta katı basıncı:
*Traktör ve ağır iş makinelerinde yere temas eden yüzey alanının büyültülerek basıncın küçültülmesi.
*Bazı araçların toprağa batmaması için tekerlek veya paletlerinin geniş yüzeyli olarak yapılması.
*Trenlerde tekerlek sayısının çok olması ile yüzey alanının arttırılıp ve basıncın azaltılması.
*Kramponların altında yer alan dişlerin yüzeyi küçültüp basıncı arttırması.
*İki ayak üzerinde dururken az, tek ayak üzerinde dururken fazla basınç uygulanır.
*Sivri topuklu ayakkabı ile kumda ya da karda daha zor yürünür.
*Hareket hâlindeki aracın durmasını sağlayan hidrolik fren sistemleri, sıvıların basıncı sayesinde çalışır.
*Fil, gergedan, deve gibi hayvanların ayaklarının taban alanlarının büyük olması, onların yere uygulayacakları basıncı küçülterek kum veya toprak zeminde kolay yürümelerini sağlar.
ÖRNEK:
Özdeş küplerden oluşan X cismi zemine şekillerdeki gibi yerleştiriliyor.
Yüzeye etki eden basınçlar arasındaki ilişki aşağıdakilerden hangisinde doğru verilmiştir.
A) P1>P2>P3
B) P2>P1>P3
C) P2>P3>P1
D) P1>P3>P2
E) P3>P2>P1
CEVAP:B
SIVI BASINCI
Sıvılar bulundukları kabın şeklini alır. Bu nedenle sıvı basıncı katılardan farklıdır.
Durgun sıvılar bulundukları her çeperine basınç uygular.
Sıvının kaba uyguladığı basıncı hesaplarken aşağıdaki bağıntı kullanılır;
P=h.d.g
P: basınç
h: sıvı derinliği
d: sıvı yoğunluğu(özkütle)
g: yerçekimi ivmesi
Yukarıdaki verilerle sıvı basıncı doğru orantılıdır.
SIVI BASINCI KABIN ŞEKLİNDEN, SIVI KÜTLESİNDEN, SIVI HACMİNDEN BAĞIMSIZDIR.
Yukarıdaki şekilde aynı cins ve aynı yükseklikte sıvı bulunan kaplardasıvı basıncı eşittir.
P(1)=P(2)=P(3)=P(4)=h.d.gdir.
NOT:
P(K) < P(L) olduğu için L deliğinden çıkan sıvının menzili K deliğinden çıkan sıvının menzilinden daha büyüktür.
Pascal Prensibi
Pascal prensibi sıvıların basıncı iletiminin özelliklerini açıklayan Pascal prensibi bir kabın içine konulmuş sıkıştırılamayan bir akışkanın herhangi bir yerinde meydana gelen bir basıncın akışkanın her yerine aktarıldığını, aynı basınç değişiminin akışkanın her noktasında oluşacağını söyler.
SIVILAR BASINCI AYNEN İLETİR, KUVVETİ İSE AYNEN İLETMEZ.
Birbirine karışmayan sıvılarda;
Sıvıların basıncı iletmesi prensibi ile kabın tabanına uygulanan basınç iki sıvının uyguladığı basıncın toplamına eşittir.
P=h1.d1.g+h2.d2.g
şeklinde yazılır.
SU CENDERESİ
Sıvıların basıncı aynen iletmesi mantığıyla kurulan sistemde iki kol basıncı birbirine eşittir.
P1=P2
Piston ağırlıkları ihmal edildiğinde;
eşitliği yazılır.
Piston ağırlıkları ihmal edildiğinde;
eşitliği yazılır.
Sıvı basıncı ile kollar dengelendiyse;
eşitliği yazılır.
BİLEŞİK KAPLAR
Kesitleri ve şekilleri birbirinden farklı iki veya daha fazla kap bir araya getirilerek elde edilene sisteme bileşik kap denir.
Kollardan birinden kaba sıvı konulduğunda bütün kollarda sıvı seviyesi aynı olur.
Kollardaki sıvı basıncı birbirine eşittir.
U BORUSU
U Borusu iki kollu bileşik kaptır.
Akışkan sıvıların basıncı
Sıvılar basıncın büyük olduğu yerden küçük olduğu yere akar.
Sıvıların basıncı derinliğe bağlı olduğundan,
P1> P2> P3
BERNOULLİ PRENSİBİ
Ünlü fizikçi Daniel Bernoulli’ nin keşfettiği ilkeye göre;
sürtünmesiz bir akış boyunca hızla gerçekleşen bir artışın aynı anda ya basınçta ya da akışkanın potansiyel enerjisinde azalmaya neden olduğunu ifade eder.
ÖRNEK:
İçi sıvı dolu kap ters çevrildiğinde sıvı basıncı (P), kap tabanına sıvı basınç kuvveti (F) nasıl değişir?
A) Azalır Artar
B) Değişmez Değişmez
C) Artar Değişmez
D) Azalır Değişmez
E) Artar Artar
CEVAP:A
ÖRNEK:
Şekildeki U borusunda yoğunluğu 0,8 g/cm3 olan sıvı vardır. Kollardan birine yoğunluğu 0,8 g/cm3 ve yüksekliği 10 cm olan sıvı konulduğunda, diğer koldaki sıvı yükselmesi ilk durumuna göre kaç cm olur?
( Sıvılar birbirine karışmamaktadır.)
ÇÖZÜM:
h1 . 0,6 = 10. 0,8
h1 =13,3
h1 – h2 =13,3 -10 =3,3 cm
3,3 +(10 –X) + (13,3 –X)= 13,3
X=6,65 cm
Deniz seviyesinde 0°C de ağzı açık civa dolu bir kap içerisine bir cam boru daldırdı.
Bu düzenekten beklediği sonuç, havadaki moleküller civaya basınç uygularsa cam boruda civa yükselmeliydi. Deney beklediği gibi sonuçlandı, civa da 76 cm yukselme gözlemlendi.
TORİÇELLİ DENEYİ
Bu deneyden çıkarılan sonuç;
Açık hava basıncı
- Deniz seviyesinden yüksekliğe bağlıdır.
- Ortamın sıcaklığına bağlıdır.
- Cam borunun şeklinden bağımsızdır.
Borudaki civanın yükselme miktarı
- Kullanılan sıvının özkütlesine bağlıdır.
- Deniz seviyesinden yüksekliğe bağlıdır.
- Ortamın sıcaklığına bağlıdır.
- Borunun içinde gaz varsa gazın basıncına bağlıdır.
- Yerçekimi ivmesine bağlıdır.
Kapalı Kaplarda Gaz Basıncı
Kapalı bir kaba gaz konulduğunda gaz molekülleri kabin çeperlerine basınç uygular.
Gaz moleküllerinin titreşerek kabın iç çeperlerine çarpması sonucu oluşur.
Kapalı kap içerisindeki gaz moleküllerinin basıncı;
P.V= n. R. T
ile ifade edilir. Bu denkleme ideal gaz denklemi denir.
P: gaz basıncı
V: hacim
n: molekül sayısı
R: gaz sabiti
T: sıcaklık
Bu denklem göz önünde bulundurularak;
- Kapalı kabın içerisindeki gazın sıcaklığı artırılırsa titreşim artacağından basınç artar.
(T ile doğru orantılı)
- Kapalı kabın içerisine gaz eklenirse basınç artar.
(n ile doğru orantılı)
- Kabın hacmi azaltılırsa basınç azalır.
(V ile ters orantılı)
Manometreler
Kapalı kaplarda gaz basıncı manometre ile ölçülür.
Manometrelerin çalışma prensibi U borusu mantığına dayanır.
Manometrenin iki kolundaki basınçlar birbirine eşittir. Gazın basıncı bu eşitliğe dayanılarak bulunur.
Kapalı Uçlu Manometre
Açık Uçlu Manometreler
Basınç Ölçmek İçin Kullanılan Aletler
- Barometre: Açık hava basıncını ölçmek için kullanılır.
- Manometre: Kapalı kaplardaki gaz basıncını ölçmek için kullanılır.
- Batimetre: Basınç değişiminden yararlanarak deniz ve göllerin derinliğini ölçmeye yarayan alete denir.
- Altimetre: Deniz seviyesine göre, atmosfer basıncından faydalanarak yükseklik ölçen alettir.
ÖRNEK:
Yukarıda verilen cam tüplerdeki X, Y, Z gazlarının basıncını büyükten küçüğe doğru sıralayınız.
ÇÖZÜM:
PX =Phava+PHg
Py =Phava
Pz =Phava-PHg
PX >PY >PZ
Hiç yorum yok
Sizleri daha ilerilere taşıyabilmek için burdurdayız