Hidrostatik Basınç
Herhangi bir akışkan, ne kadar derine inersen o kadar sert bastırır, çünkü daha büyük derinlikte üzerinde daha fazla akışkan yığılmıştır ve ağırlığını ekler. Bu basınç sadece ne kadar derinde olduğuna ve akışkanın ne olduğuna bağlıdır — kabın geniş, dar ya da tuhaf bir şekilde olması önemli değildir.
Formül
P = ρ · g · h
- P — basınç (Pa): akışkanın o derinlikte uyguladığı ekstra itme
- ρ — yoğunluk (kg/m³): akışkanın her metreküpüne ne kadar kütlenin sığdığı
- g — yerçekimi ivmesi (m/s²): yerçekiminin ne kadar güçlü çektiği, Dünya yüzeyi yakınında yaklaşık 9,8
- h — derinlik (m): akışkanın yüzeyinin ne kadar altında olduğun
Çözümlenmiş Örnek
Suyun yoğunluğu 1000 kilogram bölü metreküptür. Yerçekimi için 9,8 kullanarak, 0,5 metre su ne kadar basınç ekler?
- ρ = 1000 kg/m³
- g = 9.8 m/s²
- h = 0.5 m
- P = ρ · g · h
- P = 1000 kg/m³ · 9.8 m/s² · 0.5 m
P = 4900 Pa
Kendini test et
Aynı suyu kullanarak, 0,5 metre yerine 1,0 metre derinlik ne kadar basınç ekler?
- Doğru cevap: 9800 Pa
- 4900 Pa
- 2450 Pa
Doğru! Derinliği iki katına çıkarmak basıncı iki katına çıkarır: 1000 kg/m³ × 9,8 m/s² × 1,0 m = 9800 Pa.
Geniş bir küvet ve dar bir tüp, aynı derinlikte suyla dolduruluyor. Dipte hangisinde daha fazla basınç var?
- dar tüp
- geniş küvet
- Doğru cevap: aynılar
Tam olarak doğru! Basınç sadece derinliğe ve yoğunluğa bağlıdır, kabın şekline ya da genişliğine değil.
Nerede Görürsün
Beton bir ağırlık barajı, tabanı tepesinden çok daha kalın olacak şekilde inşa edilir, çünkü su derinlere indikçe daha sert bastırır — her 10 metre su derinliği yaklaşık 98.000 paskal ekler, yani kabaca tam bir ek atmosfer daha. Bir dalgıç, aynı yasanın varlığını başka her şeyden çok önce kulaklarındaki bir ağrı olarak hisseder: bir havuzda sadece birkaç metre inmen bile, eklenen basıncın kulak zarlarında hissedilir hâle gelmesi için yeterlidir.
Yaygın Hatalar
Doğal bir tahmin, daha geniş bir su kolonunun dibe daha sert basması gerektiğidir — aşağı doğru ağırlık yapan daha fazla su vardır. Gerçekte ise belirli bir derinlikteki basınç, aynı yüksekliğe kadar doldurulmuş geniş bir küvetle dar bir tüpte aynıdır: P = ρ · g · h içinde ne bir genişlik, ne bir kap şekli, ne de bir toplam hacim vardır. İkinci kayma, basıncın derinliğin karesiyle artmasını beklemektir — o düz bir çizgi halinde artar, yani derinliği iki katına çıkarmak basıncı tam olarak iki katına çıkarır.
Nasıl Bağlantılı
İtmeyi yapan şey, yalnızca üstte yığılmış akışkanın ağırlığıdır — serbest düşüşü yöneten aynı yerçekimi, şimdi aşağı olduğu kadar yana da basmaktadır. Bu, akışkanlar ünitesinin tamamının temelidir: Pascal yasası, böyle bir basınç kapalı bir akışkana uygulanıp sıkıştırıldığında ne olduğunu sorar; Arşimet prensibi ise bir cismin dibi ile tepesi arasındaki derinlik farkından doğar.