Basınç: Sıvıdaki Basınç derinlik ile nasıl ilişkilidir? (diyagramla açıklanmıştır)

Konuşmada kullanılan 'baskı' kelimesini duymuş olabilirsiniz. Tam olarak baskı nedir? Güçle nasıl bir ilişkisi var? Aşağıdaki aktiviteler bunu anlamanıza yardımcı olacaktır.

Bir elmayı bıçağın keskin kenarı ile kesmeye çalışın. Yapabileceğin tüm gücü kullan. Kolay mı? Şimdi keskin kenarla kesin. Ne kadar kolay olduğuna veya daha az güç kullanmanız gerektiğine dikkat edin. Künt bir pim bulun ve bir demet kağıda (6 veya 7 yaprak) kağıt sıkmaya çalışın. Sonra aynı şeyi yapmak için keskin bir noktaya sahip bir iğne kullanın. Hangisi daha kolay?

Kaleminizin kör ucunu avucunuzun üzerine bastırın. Şimdi avucunuzdaki keskin noktaya bastırmak için aynı kuvveti kullanın. Hangisi daha çok acıtıyor?

Kağıt demetini keskin bir pimle delmek neden keskin olmayan bir pime göre daha kolaydır? Keskin pimin ucu, kör piminkinden çok daha küçük bir alana sahiptir. Keskin ucun alanının a olduğunu ve kör ucunun da 10a olduğunu varsayalım. Uyguladığınız kuvvet (F), keskin ucun küçük alanına yoğunlaşırken, keskin olmayan ucun daha büyük alanına bölünür. Keskin ucun altındaki kağıda etki eden birim alan kuvveti F / a iken, keskin olmayan ucun altındaki F / (10a) olur. F / a, F / (10a) 'dan on kat daha büyük olduğundan, keskin pim, kağıtların demetinden daha kolay geçer.

F / a miktarına veya birim alandaki kuvvete basınç denir.

Basınç = kuvvet / alan

SI basınç birimi metre kare başına Newton (N / m2):

Bu nedenle, 10 N'lık bir kuvvet 1 m2'lik bir alana etki ederse, basınç 10 N / m2 olacaktır.

Gündelik örnekler :

Öyleyse, bıçak, eksen ve bıçak gibi aletlerin kesme kenarlarının neden keskin yapıldığını ve pimlerin ve iğnelerin neden keskin noktalara sahip olduğunu biliyorsunuz. Bununla birlikte, bazı durumlarda basıncı arttırmanın istendiği gibi, bazılarında onu azaltmak gerekir. Stiletto giyen biri kumda veya karda yürümeye kalkarsa ne olacağını hayal edin. Küçük bir alana etki eden tüm vücudun ağırlığı, yüksek bir basınca neden olur ve bu da ayağın kum veya kar içine batmasına neden olur.

Kayakların uzun ve düz olmasının nedeni budur - vücut ağırlığının üzerinde etki gösterdiği alanı arttırarak kayakçının kar üzerinde kaymasına yardımcı olur. Benzer şekilde, develerin ayaklarının büyük olması kum üzerinde yürümelerine yardımcı olur. Taşların veya çakılların üzerinden yürümenin neden acı verdiğini ve hamalların neden kafalarına bir rulo kumaş koyduğunu tahmin edebiliyor musunuz?

Sıvılar tarafından uygulanan basınç:

Bir bedenin ağırlığının, dünyanın onu çektiği güç olduğunu okudunuz. Bir sıvının da kütlesi vardır ve yerçekimi kuvvetinden etkilenir. Bu ağırlık veya kuvvet, sıvıyı tutan kabın tabanında aşağı doğru etki eder. Dolayısıyla kabın tabanına uygulanan basınç, taban alanı ile bölünen sıvının ağırlığıdır. Aşağıdaki aktivite, bir sıvının uyguladığı basınç hakkında daha iyi bir fikir verecektir.

Plastik bir şişenin (veya kavanozun) tarafını dört delik açın. Bir yapışkan bant şeridini deliklerin üzerine yapıştırın ve şişeyi (veya kavanozun) suyla doldurun. Şişeyi masanın kenarına, altındaki zeminde bir damarla yerleştirin. Şeridi soyun ve şişeden (veya kavanozdan) çıkan dört su jetini gözlemleyin. En düşük delikten gelen jet en uzak mesafeye gidecektir. Dört deliği aynı yükseklikte yaparsanız, dört jet konteynerden aynı mesafede hareket eder.

En düşük delikten su püskürmesi en uzak mesafeye gider çünkü su kolonunun uyguladığı basınç bu noktada en yüksektir. Dört jet tarafından kat edilen mesafeden, derinlik arttıkça suyun uyguladığı basıncın arttığını tahmin edebilmelisiniz.

Şişenin A, B, C ve D (B bazında en yüksek) olmak üzere dört seviyede sahte kaideleri olduğunu hayal edebiliyorsanız, A tabanına etki eden suyun ağırlığının, tabandaki etkisinden çok daha düşük olduğunu fark edersiniz. B ve benzeri. Bir şişenin aynı seviyesinde dört delik açtığınızda, jetler aynı mesafeye gider, çünkü bir sıvı aynı basıncı belirli bir derinlikte her yöne uygular.

Bir sıvının uyguladığı basınç hakkında hatırlamanız gereken iki şey şunlardır:

1. Bir sıvının uyguladığı basınç, derinlik ile artar.

2. Bir sıvı, aynı basıncı, her yönde belirli bir derinlikte uygular.

Sıvı basıncının ölçülmesi:

Manometre, basınç farklarını ölçmek için kullanılan bir araçtır. Basit bir manometre yapabilir ve bir sıvının basıncının derinlikle nasıl değiştiğini görmek için kullanabilirsiniz. Şekil 8.13 (a) 'da gösterildiği gibi bir U borusunu (bir tane satın almak zorunda kalacaksınız veya laboratuarınızdan ödünç alacaksınız) tahtaya sabitleyin ve yarısını suyla doldurun. Su seviyesinin U tüpünün her iki kolunda aynı olduğunu göreceksiniz. Bu senin manometren. 1 metrelik bir lastik borunun bir ucunu U borusunun bir ucuna kaydırın ve lastik borunun diğer ucuna bir huni takın.

Huni ağzı üzerine ince bir balon gerin ve ip veya lastik bant ile sabitleyin. Gergin balona parmakla basarsanız, U tüpünün A kolundaki su seviyesi düşecek ve Şekil 8.13 (b) 'de gösterildiği gibi B kolundaki seviye yükselecektir. İki koldaki suyun yüksekliğindeki fark parmağınızla uyguladığınız baskının bir ölçüsüdür.

Ardından, huniyi Şekil 8.13 (c) 'de gösterildiği gibi yavaş yavaş bir kova suya indirin. Manometrenizin iki kolundaki su yükseklikleri arasındaki fark, huni su kovasının içine doğru derinleştikçe artacaktır. Bu, basıncın bir sıvının derinliği ile arttığını gösterir.

Lastik boruyu huninin yüzü Şekil 8.13 (d) 'de gösterildiği gibi dikey olacak şekilde bükerseniz ve aynı su seviyesinde döndürdüğünüzde, manometreniz tarafından belirtilen basınç sabit kalır. Bu, belirli bir derinlikte sıvıdaki basıncın her yöne aynı olduğunu gösterir.

Atmosferik basınç:

Etrafımızdaki hava battaniyeyle çevrildiğimizi biliyorsun. Bu havanın kütlesi var ve yerçekimi kuvvetinden etkileniyor. Peki, bu hava basınç uygulamıyor mu? Evet, aşağıdaki aktivite size göstereceği gibi yapar. Boş bir metal kutunun yarısını (bir meşrubat kutusu kullanabilirsiniz) suyla doldurun.

Su kaynayana kadar ısıtın. Kutuyu alevden çıkarın ve kapağını sıkıca kapatın. (Bir meşrubat kutusu kullanıyorsanız, açıklığı kapatmak için bant kullanabilirsiniz.) Kutuyu musluğun altına yerleştirin ve musluğu açın (sıcak kabı tutarken dikkatli olun). Teneke kutu soğudukça eziliyor. Bir kabın ısıtılması zahmetli ise, plastik bir şişeye sıcak su dökün ve kapağı sıkın. Sonra şişenin üzerine buz gibi su dökün. Şişe ezilecek.

Kutu (veya şişe) neden eziliyor? Çünkü ilk önce kaynamış sudan gelen buhar havayı dışarıya doğru akıtır. Sonra, kapağı kapatıp tenekeyi (veya şişeyi) soğutduğunuzda, buhar yoğunlaşarak boş alan bırakır. Normalde hissetmediğiniz hava basıncı, kutunun her tarafına etki eder ve mağaraya girmesini sağlar.

Boş neden normal şekilde giremiyor? Çünkü hava dolu ve kutunun dış yüzeyindeki hava basıncı, iç yüzeyindeki havanın basıncı ile dengeleniyor. Ve neden yüzlerce kilometrelik havanın ağırlığını aşağı bastırdığını hissetmiyorsun (bu havanın ağırlığı yaklaşık olarak bir filin ağırlığına eşittir)? Bunun nedeni, vücudunuzun içindeki basıncın, vücudunuzun dış yüzeyindeki havanın uyguladığı basınca eşit olmasıdır.

Biraz daha örnek ele alalım. Bir balonun içine çok fazla hava pompalanırken neden bir balonun patladığını düşünüyorsunuz? Bir balona hava pompalarken, içindeki basınç (balonun duvarına etki ederek) artar. Bu, balonun boyutunu veya hacmini arttırır. Sonra balonun malzemesinin artık esneyemediği bir nokta ortaya çıkıyor. Basıncı daha fazla hava pompalayarak daha da arttırırsanız, balon patlar.

Boş bir bardağı (veya bardağı) bir kova suya itmeyi deneyin. Bir direnç hissediyor musunuz? Cam (veya kupa) içine hapsolmuş havanın uyguladığı basınçtır. Bu etkinlikler ile arkadaşlarınızı şaşırtın ve açıklamaya çalışın. İpuçları için bkz. Şekil 8.15 ve 8.16.

1. Bir bardağı suyla doldurun ve bir bardak altlığı ile örtün. Camı ters çevirin. Bardak altlığı bardakta kalmaya devam edecek ve su dökülmeyecektir.

2. Boş bir kutunun dibine yakın bir delik delin ve deliği yapışkan bantla kapatın. Kutuyu suyla doldurun Kutunun ağzından bir balon gerin. Kutuyu bir lavabonun üzerinde tutun ve deliği kaplayan bandı çıkarın. Su delikten akarken, balon tenekenin içine itilir.