Ana sayfa › Fizik III › Sıvılarda Basınç · Pascal Yasası · Kaldırma Kuvveti

Sıvılarda Basınç, Kaldırma Kuvveti ve Hidrolik Pres

Durgun bir sıvıda basınç yalnızca derinliğe bağlıdır: $P = P_0 + \rho g h$. Aynı derinlikteki tüm noktalarda basınç aynıdır; kabın şekli önemli değildir. $\rho g h$ terimine gösterge (gauge) basıncı denir.

Arşimet ilkesi: sıvıya batırılan cisme, yerini değiştirdiği sıvının ağırlığı kadar yukarı yönlü kaldırma kuvveti etki eder: $F_k = \rho_{\text{sıvı}}\, V_{\text{batan}}\, g$. Cismin ortalama yoğunluğu sıvınınkinden küçükse cisim yüzer ve batan kısmın oranı $V_{\text{batan}}/V = \rho_{cisim}/\rho_{\text{sıvı}}$ olur.

Pascal yasası: kapalı bir sıvıya uygulanan basınç değişimi sıvının her noktasına aynen iletilir: $F_1/A_1 = F_2/A_2$.

Simülasyon:

Parametreler

Sıvı

U-borulu manometre bağla

Manometre sıvısı

Basınç ölçeri (sondayı) fareyle sürükleyin veya tankta bir noktaya tıklayın. Aynı derinlikte yatay olarak gezdirmeyi deneyin.

Hesaplama

Bunu dene

1. Basınç simülasyonunda suyu seçin ve sondayı 1.00 m derinliğe getirin. Gösterge basıncı kaç kPa'dır? Sondayı aynı derinlikte yatay olarak kaydırınca değişiyor mu? Cıva manometrede seviye farkı ne olur?

Açıklama

$P_g = \rho g h = (1000)(9.81)(1.00) = 9.81\ \text{kPa}$; yatay hareket basıncı değiştirmez. Cıva manometrede $\Delta h = P_g/(\rho_{Hg} g) = 9810/(13600\cdot 9.81) = 0.0735\ \text{m} \approx 7.4\ \text{cm}$.

2. Kaldırma kuvveti simülasyonunda yoğunluğu 600 kg/m³ olan 2 L'lik bir tahta bloğu suya bırakın (ipi kesin). Bloğun yüzde kaçı su altında kalır? Aynı bloğu zeytinyağında deneyin.

Açıklama

Yüzen cisimde $W = F_k$: $\rho_c V g = \rho_s V_b g$ ⇒ $V_b/V = \rho_c/\rho_s$. Suda $600/1000 = 0.60$ (%60), zeytinyağında $600/920 \approx 0.65$ (%65). Sıvı ne kadar az yoğunsa cisim o kadar çok batar.

3. Hidrolik preste $A_1 = 5\ \text{cm}^2$, $A_2 = 250\ \text{cm}^2$ ve yük 500 kg olsun. Yükü kaldırmak için küçük pistona en az ne kadar kuvvet gerekir? Küçük piston 20 cm itildiğinde yük ne kadar yükselir?

Açıklama

$F_1 = Mg\,A_1/A_2 = (500)(9.81)(5/250) = 98.1\ \text{N}$. Sıvı sıkıştırılamaz olduğundan $A_1 d_1 = A_2 d_2$ ⇒ $d_2 = 20\cdot 5/250 = 0.40\ \text{cm}$. Kuvvet 50 kat büyür ama yol 50 kat küçülür; iş $F_1 d_1 = F_2 d_2$ korunur.

Fizik III dersindeki diğer simülasyonlar

Akış, Bernoulli Denklemi ve Viskozite Salınımlar: Yay, Sönüm, Rezonans ve Sarkaç İlerleyen ve Duran Dalgalar Girişim ve Kırınım Kinetik Gaz Modeli PV Diyagramı ve Isı Makineleri