BASINÇ
Katılar ağırlıkları sebebiyle altlarında bulunan yüzeylere, sıvılar yine ağırlıkları sebebiyle dokundukları yüzeylere, gazlar da ağırlıkları ve gaz moleküllerinin hareketleri sırasında çarpmaları sebebiyle kendilerini sınırlayan yüzeylere kuvvet uygular. Kuvvetin kaynağı ne olursa olsun birim yüzeye dik olarak etki eden kuvvetin büyüklüğüne basınç, bütün yüzeye dik olarak etki eden kuvvete ise basınç kuvveti denir.
KATILARIN BASINCI
Bir S yüzeyine F kuvveti dik olarak etki ediyorsa, P basıncı;
bağıntısından bulunur.
Birimi pascal ya da N/m2 dir.
F : Yüzeye etki eden toplam dik kuvvet (Basınç kuvveti)
P : Basınç
S : Toplam kuvvetin etki ettiği yüzey
Kuvvet yüzeye dik olarak etki etmiyorsa basınç, kuvvetin yüzeye dik bileşeni alınarak hesaplanır. Eğik düzlemdeki G ağırlıklı, S taban alanlı cismin yüzeye yaptığı basınç,
Basınç formülüne göre, kuvvet sabit kalmak şartıyla yüzey alanı ile basınç ters orantılıdır. Eşit ağırlıkta ördek ve tavuk bataklıkta yürürken, ördek daha az batar. Çünkü ördeğin ayakları perdeli olup, yüzey alanı (S) büyük olduğundan basınç daha az olur. Basınç az olunca batma miktarı da az olur. Keskin dediğimiz kılıç ya da bıçakların daha kolay kesmesinin nedeni, yüzey alanlarının küçük olmasından dolayı, daha az bir kuvvetle kesebilecek basınca ulaşmasındandır.
Katıların Basıncı İle İlgili Özellikler
Katı cisimlerin temas yüzeyleri ağırlıkları ile aynı oranda artırılırsa basınçları değişmez. Özdeş küpler yanyana konulduğunda basınç değişmezken, üst üste konulduğunda basınç artar. Çünkü yüzey sabit iken ağırlık artmaktadır.
Türdeş katı cisimler düzgün parçalara bölünürse herbir parçanın basıncı, bölünmeden önceki parçanın basıncına eşit olur. Çünkü bölündüğünde ağırlık kuvveti ile yüzey alanı aynı oranda azalır. G/S oranı sabit kalır.
Katı cisimler bir sıvıya bırakıldıklarında, batma miktarları basınçları ile doğru orantılıdır. Basıncı büyük olanın batma miktarı daha fazladır. (h2 < h,)
Bir çivinin geniş yüzeyine uygulanan kuvvet sivri ucuna aynen iletilir.
Kuvvet sabit ve S1 > S2 olduğundan çivinin ucundaki basınç daha büyük olur. Bundan dolayı sivri uçlu çiviler kolay, küt uçlu çiviler ise zor çakılır. Ayrıca keskin bıçakların kör bıçaklara göre daha iyi kesmesinin sebebi de yine çivi örneğindeki sebebtendir.
Örnek
Düşey kesitleri Şekil - I ve Şekil - II de verilen X ve Y cisimlerinin zemine uyguladıkları basınçlar eşit olduğuna göre;
I. X in ağırlığı, Y ninkinden küçüktür.
II. Y nin yere uyguladığı basınç kuvveti X inkinden büyüktür.
III. Cisimler ters çevrilerek yere konulursa basınçları yine eşit olur. yargılarından hangileri doğrudur?
Çözüm
I. Katı cisimlerin basınçları ağırlığı ile doğru orantılı, yere temas yüzeyi ile ters orantılıdır. X in temas alanı S, Y nin ki 2S olduğuna göre, basınçların eşit olabilmesi için X in ağırlığının, Y ninkinden küçük olması gerekir. (I doğru)
II. Katı cisimlerin yere uyguladıkları basınç kuvvetleri ağırlıklarına eşittir. Y cisminin ağırlığı daha büyük olduğu için basınç kuvveti de büyüktür. (II doğru)
III. Cisimler ters çevrildiğinde, X cismi geniş yüzey üzerine konulduğundan basıncı ilk duruma göre küçülür. Y ninki ise ilk duruma göre büyür. Dolayısıyla basınçlar eşit olamaz. (III yanlış)
Uyarı
Katılar uygulanan kuvveti kendi doğrultularında aynen ilettikleri halde, basıncı aynen iletmezler.
Katı cisimlerin, bulundukları yatay zemine uyguladıkları basınç kuvvetleri, şekilleri ne olursa olsun ağırlıklarına eşittir. Değme yüzeylerinin alanına bağlı değildir.
DURGUN SIVILARIN BASINCI
Taban alanı S olan bir kabın içinde, h yüksekliğinde ve öz ağırlığı p olan bir sıvı bulunsun. Bu sıvı ağırlığı nedeni ile kabın tabanına ve dokunduğu her yüzeye bir basınç uygular.
Sıvı içinde alınan herhangi bir noktaya etki eden sıvı basıncı;
1. Sıvının öz ağırlığı ile doğru orantılıdır.
2. Sıvının açık yüzeyine olan h yüksekliği ile doğru orantılıdır.
3. Sıvı yüksekliği ve sıvının cinsi aynı olmak şartıyla kabın şekline, biçimine ve sıvı miktarına bağlı değildir.
4. Sıvı içindeki herhangi bir noktaya etkiyen basınç o noktada yüzeye diktir. O halde sıvı içindeki herhangi bir noktaya yapılan basınç;
P = h. P8W1 = h. d. g bağıntısından bulunur.
Burada,
P : Sıvı içinde herhangi bir noktaya etki eden basınç
h : Bu noktanın sıvının açık yüzeyine olan yüksekliği
p : Sıvının öz ağırlığı (p = d. g)
d : Sıvının öz kütlesi
g : Yer çekim ivmesi
Sıvı basıncı kabın şekline bağlı değildir. Şekildeki bileşik kapta K, L ve M noktalarına etki eden sıvı basınçları
PK = h1. p PL = h1. p PM = h2. p olduğundan PK = PL > PM dir.
Sıvı basıncı, sıvı miktarına bağlı değildir. Şekildeki kaplarda aynı cins sıvılar vardır. Kaplardaki basınçlar,
P1 = G / S veya P1 = h.p
P2 = 2G / 2S veya P2 = h.p
P1 = P2 dir.
Aynı sıvı, aynı derinlikteki noktalara eşit basınç uygular.
Örnek
Debisi sabit olan musluktan akıtılan su ile düşey kesiti şekildeki gibi olan kap dolduruluyor.
Kap tabanındaki K noktasına etki eden sm basıncı - zaman grafiği nasıl olur?
Çözüm
Kabın alt bölmesi yukarı doğru daraldığı için, suyun yüksekliği zamanla düzgün artmaz. Yükseklikteki artış hızı giderek artar. Dolayısıyla grafik parabolik olur.
Sıvı basıncı, P = h. psıvı olduğu için yükseklikteki artış, basınçtaki artış ile orantılıdır.
Kabın orta kısmı düzgün olduğu için, sıvı yüksekliğindeki artış ve dolayısıyla basınçtaki artışta düzgün olur.
Kabın en üst bölmesi yukarı doğru genişlediği için, sıvı yüksekliğindeki artış hızı giderek yavaşlar ve basınç - zaman grafiği eğrisel olur.
Buna göre, K noktasındaki basınç - zaman grafiği de şekildeki gibi olur.
Basınç Kuvveti
İçinde sıvı bulunan kabın, sıvının ağırlığı nedeniyle yüzeyin tamamına uyguladığı dik kuvvete basınç kuvveti denir.
Uyarı
Kapta bulunan durgun bir sıvının, kabın herhangi bir yan yüzeyine uyguladığı basınç kuvvetini bulmak için derinlik olarak, ortalama derinlik alınır.
Burada,
S : Basınç kuvvetinin uygulandığı yüzeyin toplam alanıdır.
Basınç kuvveti de kabın şekline ve sıvı miktarına bağlı değildir. Şekilde her üç kapta aynı cins sıvılar vardır. Kapların aynı genişlikteki tabanlarına uygulanan basınç kuvvetleri eşittir.
Sıvıların basınç kuvveti, sıvı ağırlığından yararlanılarak bulunabilir.
Sıvıların kabın tabanına yaptığı basınç kuvveti, kabın şekline göre, sıvının kendi ağırlığından çok olabildiği gibi, bazen de az olabilir. Eğer kap, silindir, küp veya dikdörtgenler prizması biçiminde ise, kaptaki sıvının ağırlığı basınç kuvvetine eşit olur.
Düşey kesitleri verilen şekildeki kaplardan K kabındaki sıvının ağırlığı, sıvının kabın tabanına uyguladığı basınç kuvvetine eşittir. L kabında ise kesikli çizgiler arasında kalan sıvı ağırlığı tabana etkiyen sıvı basınç kuvvetine eşittir. Dolayısıyla L kabındaki sıvı kendi ağırlığından daha az bir basınç kuvveti oluşturmaktadır. M kabında ise kesikli çizgiler arasındaki bölge tamamen sıvı dolu olsaydı, tabandaki basınç kuvveti bu sıvının ağırlığına eşit olacaktı. Dolayısıyla kabın tabanındaki basınç kuvveti sıvının ağırlığından büyüktür.
Pascal Prensibi
Kapalı kabı tamamen dolduran bir sıvının herhangi bir noktasına yapılan basınç, sıvı tarafından kendine dokunan bütün yüzeylere dik olarak aynen iletilir. Bu ifade pasça-; prensibi olarak bilinir. Sıvılar kuvveti değil de basıncı aynen iletir. Sıvıların basıncı aynen iletmesi sıvıların basınç altında sıkışmamasından kaynaklanmaktadır.
Şekildeki gibi ağırlığı önemsiz pistona F kuvveti uygulandığında oluşan basınç, kabın her noktasına derinlik önemli olmaksızın aynen iletilir. Kabın K noktasındaki toplam basınç, sıvının kendi basıncı ile F kuvvetinin oluşturduğu basıncın toplamına eşittir.
Yani,
Pascal prensibinin günlük hayatta uygulamaları mevcuttur. Su cendereleri, yıkama yağlama sistemleri, hidrolik frenler, damperli arabaların hidrolik sistemleri, emme tulumbası, birleşik kaplar ve buna benzer birçok sistemler pascal prensibinin uygulamalarıdır.
Su Cenderesi
Tabanları birleştirilmiş, içinde sıvı olan kesit alanları farklı iki silindir ile sıvı üzerlerindeki pistonlardan oluşan düzeneğe su cenderesi denir.
dur.
Küçük piston üzerine F1 kuvveti uygulanarak yapılan P1 basıncı sıvı tarafından aynen iletilir. Dolayısıyla S2 kesit alanlı pistona P2 basıncı ve F2 basınç kuvveti etki eder.
Piston ağırlıkları önemsiz ise ve pistonlar aynı yatay düzeyde ise, pistonlar üzerine etki eden basınçlar eşit olur. Sıvılarda denge, basınç ile sağlanır.
P1 = P2
Dolayısıyla, su cenderelerinde, kuvvetten kazanç sağlanabilir. Fakat yoldan da kayıp olur. Pistonların ağırlığı önemsiz ise, F2 = G olur.
Birbirine karışmayan sıvıların kabın tabanına yaptığı toplam basınç PT, herbir sıvının ayrı ayrı yaptığı basınçlar toplamına eşittir.
P1 = h1.p1
P2 = h2.p2
P3 = h3. p3 tür.
PT = P1 + P2 + P3 olur.
Eğer şekildeki kabın K noktasındaki basınç sorulursa, PK = h1. p1 + h2. p2 ye göre hesaplanır.
Sıvı dolu bir kabın yan yüzeyinden açılan bir delikten sıvının akış hızı, deliğin sıvının açık yüzeyine olan h yüksekliğine ve deliğin kesit alanına bağlıdır. Sıvı aktıkça, h yüksekliği azalacağı için akış hızı da azalır. Akış hızı açık hava basıncına ve sıvının öz kütlesine bağlı değildir.
Eşit hacim bölmeli K ve L kaplarındaki özdeş X, Y muslukları açılıp sıvılar boşaltılıyor. K deki sıvı yüksekliği daha hızlı azalacağı için, K kabındaki sıvının boşalması, L dekinden daha uzun sürede olur.
U Borusu
U şeklinde bir bileşik kabın bir koluna dv diğer koluna d2 öz kütleli sıvı konulursa öz kütlesi büyük olan sıvının üst düzeyi daha aşağıda olacak şekilde denge sağlanır.
d2 > d1 olduğundan h1 > h2 olur.
U şeklindeki bileşik kap yardımıyla öz kütlesi bilinmeyen sıvının öz kütlesi bulunabilir.
Aynı noktalarda basınçlar eşit olacağı için şekildeki K düzeyinde her iki koldaki basınç eşittir.
P1=P2 h1.d1 = h2.d2 dir.
L düzeyindeki X ve Y noktalarındaki basınçlar eşit değildir. K düzeyinden eşit yükseklikte yukarı çıkıldığında, d1 < d2 olduğundan sağ koldaki basınç azalması daha fazla olacağı için PY < Px olur.
AÇIK HAVA BASINCI
Açık hava hem yeryüzüne hem de kendi içindeki bütün yüzeylere ağırlığı ve moleküllerinin hareketleri nedeni ile bir kuvvet uygular.
Bu kuvvetin, yüzeyin birim alanına düşen payına açık hava basıncı, ya da atmosfer basıncı denir.
Toriçelli açık hava basıncının değerini, deniz seviyesinde ve 0 °C ta cıvayla yapmış olduğu deneyle hesaplamıştır.
Toriçelli Deneyi
Uzunluğu bir metre civarında olan bir ucu kapalı cam boru alınarak tamamen cıva ile doldurulur. Borunun açık ağzı kapatılarak, cıva çanağına daldırılıp, sonra açılır. Sonuçta bir miktar cıvanın çanağa boşaldığı ve borudaki cıva sütununun yüksekliğinin 76 cm olacak şekilde dengede kaldığı gözlenir.
Cıvanın çanağa tamamen boşalmamasının sebebi açık hava basıncının, borudaki cıva sütununun basıncını dengelemesidir. Bu olay değişik genişlikte borularla tekrar edildiğinde cıva yüksekliğinin değişmediği gözlenmektedir. O halde h yüksekliği borunun kesit alanına bağlı değildir.
Pc: Cıva basıncı
Po : Açık hava basıncı
76 cm yüksekliğindeki cıvanın basıncı açık hava basıncı tarafından dengelenmiştir.
Po = 76.13,6 = 1033,6 g-f/cm2 = 1 atm dir.
Görüldüğü gibi cm2 başına açık hava tarafından 1 kg-f den fazla, yaklaşık 10 N kuvvet uygulanmaktadır. Bu kuvvet, canlıların içindeki basınçla dengelendiğinden hissedilmez.
Açık hava basıncını ölçen alete barometre denir. Barometredeki cıva seviyesi her 10,5 m yüksekliğine çıkıldıkça 1 mm düşer. Bundan yararlanılarak yükseklik (rakım) ölçülür. Fazla yukarılara çıkıldıkça bu oran değişmektedir.
Örnek
Şekildeki gibi bir barometrede h yüksekliğini değiştiren etkenler nelerdir?
Çözüm
1. Kullanılan sıvının öz kütlesi h yüksekliğini etkiler. Cıva yerine su kullanıl-saydı, açık hava basıncı yine aynı olacağından;
P = h.dsu => 1033,6= h.1
h = 1033,6 cm
h = 10,336 m olurdu.
2. Sıvının sıcaklığının değişmesi, h yüksekliğini değiştirir. Sıcaklık arttıkça yükseklik artar, azalırsa yükseklik de azalır. Çünkü sıcaklığın artması cıvanın hacmini artıracağından, öz ağırlığını azaltır.
3. Deneyin yapıldığı yer h yüksekliğini etkiler. Yukarılara çıkıldıkça açık hava basıncı azalır. Dengenin sağlanması için h cıva yüksekliği de azalır.
4. Borunun üst kısmında gaz varsa, bu gaz cıvanın üzerine basınç uygulayacağından h yüksekliği azalır.
Açık Hava Basıncının Uygulamaları
1. Kabın ağzına ince esnek bir zar gerip kabın içindeki hava tamamen boşaltıldığında, zarın önce esneyerek içe doğru çöktüğü sonra da patladığı görülür. Bunun nedeni açık hava basıncıdır. İç basınç dış basıncı dengelemediğinden zar patlamıştır.
2. İçi boş iki yarım küre birleştirilip, içindeki hava boşaltıldığında yarım küreleri çeken F kuvvetleri çok büyük olmasına rağmen küreler birbirlerinden ayrılmazlar. Fakat içine biraz hava girip basınç dengesi sağlandığında kendiliğinden ayrılır. Bu olay da açık hava basıncının etkisini göstermektedir.
3. Şekilde kutunun içine biraz su konulduktan sonra ağzından bolca buhar çıkacak şekilde kaynatılıp ağzı sıkıca kapatılıyor. Soğumaya bırakılan teneke kutunun biraz sonra yamulduğu görülür. Bunun nedeni yine açık hava basıncıdır. Buhar çıkarak iç basınç dış basınçtan daha küçük olmakta neticede teneke içe doğru yamulmaktadır.
4. Teneke kutunun içindeki hava pompa ile emildiğinde iç basınç açık hava basıncından daha küçük oluyor ve açık hava basıncı tenekeyi şekildeki gibi yamultuyor.
5. İçi su dolu bardağın ağzını kağıt ile kapatarak ters çevirdiğimizde kağıt düşmüyor ve su da
akmıyor. Bunun sebebi sıvı basıncını, açık hava basıncının dengelemesidir.
6. Açık hava basıncı Po = 1033,6 g-f/cm2 dir. Yani cm2 başına 1 kg-f den fazla kuvvet uygulanıyor. Yaklaşık 1 kg-f diyelim. İnsan vücudunun yüzey alanı ortalama olarak 1,5 m2 olsun.
1,5 m2 = 15000 cm2 dir.
1 cm2 ye 1 kg-f kuvvet uygulanırsa
15000 cm2 ye x kg kuvvet uygulanır.
x = 15000 kg-f = 15 ton
Yaklaşık yüzey alanı 1,5 m2 olan insana 15 ton kuvvet uygulanıyor. Fakat iç basınç bunu dengelediğinden hissetmiyoruz.
AKIŞKANLARIN BASINCI
Kesit alanları farklı borulardan geçen sıvı için,
a. Akışkanların hızı, kesit alanının daraldığı yerde artar. (v3 > v2 > v1)
b. Akışkanın hızının arttığı yerde basıncı azalır.
c. Akışkanlar daima basıncın büyük olduğu yerden küçük olduğu yere doğru hareket eder.
Mesela, hızla giden bir taksinin içinde içilen sigara dumanı açık camdan dışarı çıkar. Bunun nedeni, hava bir akışkan olduğundan arabanın dışındaki hava hızlı hareket eder ve içerideki durgun havanın basıncı daha fazla olur.
Sigara dumanı da bir akışkan olduğundan basıncın büyük olduğu yerden (içerden), basıncın küçük olduğu yere (dışarıya) doğru hareket eder. Benzeri örnekler çoğaltılabilir.
Şekil -1 deki sıvı, açık hava ile temas etmediğinden borunun içindeki hava emilmesine rağmen sıvı yükselmiyor. Şekil - II de sıvının üzerine açık hava basıncı uygulanıyor. Borudaki hava emildiğinde açık havanın basıncının etkisiyle sıvı, boruda yükseliyor. Yani akışkanlar, basıncın büyük olduğu yerden küçük olduğu yere doğru akıyor.
Bir kağıdın üzerine üflendiğinde akışkanın basıncı azaldığı için, kağıdın yükseldiği görülür.
KAPALI KAPTAKİ GAZLARIN BASINCI
Sıvılar gibi gazlar da içinde bulundukları kabın çeperlerine ve temasta oldukları yüzeylere bir basınç uygular. Gazların yaptığı bu basınç iki sebepten meydana gelir.
a. Gazların ağırlığından dolayı oluşan basınç; bu basınç gazların öz ağırlığı çok küçük olduğundan ihmal edilebilir.
b. Gaz moleküllerinin kabın iç yüzeylerine çarpmasından kaynaklanan basınç; gaz moleküllerinin hareketinden, çarpma sırasında her molekül çarptığı yüzeye bir kuvvet uygular. Kabın yüzeyi sürekli bir kuvvetin etkisindeymiş gibi içten dışa doğru itilir.
Kapalı kaptaki gazların basıncı; moleküllerin birim zamanda birim yüzeye çarpma sayılarıyla orantılıdır. Bu sayı arttığında basınç da artar, içinde gaz bulunan bir kabın birim yüzeyine bir saniyede çarpan gaz molekülü sayısı hemen hemen aynı olduğundan her noktasında basıncın değeri de aynıdır.
Gaz basıncı üç niceliğe bağlıdır:
1. Sıcaklık ve hacim sabit kalmak şartı ile molekül sayısının artmasıyla birim yüzeye, birim zamanda çarpan molekül sayısı artar. Molekül sayısı N iken basınç P ise, bu sayı 3N olduğunda basınç 3P olur. (P orantılıdır N)
2. Sıcaklık ve molekül sayısı sabit kalmak şartı ile kabın hacmi arttıkça birim yüzeye çarpan molekül sayısı azalacağından basınç azalacaktır.
O halde basınç ile hacim ters orantılıdır.
Hacim azalırsa basınç artar. Hacim artarsa basınç azalır.
3. Basınç, gazın sıcaklığına da bağlıdır. Kabın hacmi ve gazın molekül sayısı yani miktarı sabit kalmak şartı ile gazın sıcaklığı artırılırsa moleküllerin hızları da artar. Belli bir sürede birim yüzeye çarpma adedi artacağından basıncı da artar. (P orantılıdır T)
Bu oranı R genel gaz sabiti ile çarparak eşitlik haline getirirsek P. V = N. R. T olur.
T : Sıcaklık (Kelvin cinsinden)
Böyle - Mariotte Kanunu
Sıcaklığı sabit kalmak şartıyla bir miktar gazın basıncı ile hacminin çarpımı daima sabittir. Şekildeki gazın sıcaklığı sabit tutulduğunda ve bir piston ile hacmi küçültüldüğünde basınç ile hacim arasında
P1V1 = P2V2 = P3V3 = ... = PnVn = Sabit bağıntısı vardır.
Bu durumda basınç hacimle daima ters orantılıdır. Hacmin artma miktarı kadar basınç azalır.
Manometreler
Kapalı kaptaki gazların basıncı manometrelerle ölçülür. Po açık hava basıncı ile h yüksekliğindeki d öz kütleli sıvının (cıva) basıncını, gazın basıncı (Pgaz) dengelemektedir. Po açık hava basıncının değeri cıva basıncı cinsinden ise, gazın basıncı Pgaz = Po + h dir.
Gazın basıncı açık hava basıncından h yüksekliğindeki cıva basıncı kadar daha büyüktür. Eğer cıva düzeyleri eşit olursa Pgaz = Po olur.
Şekildeki kapalı uçlu manometrede borunun ucundaki Y gazının basıncı ile h yüksekliğindeki cıvanın basıncı, X gazının Px basıncını dengelemektedir.
Px = PY + h
Cıva basıncı ile borunun ucundaki gazın basıncının toplamı Px e eşittir. Burada Px ve PY nin basınçları cıva basıncı cinsindendir.
Eğer gazın basıncı g-f/cm2 cinsinden bulunmak istenirse, denklem Px = PY + h . Pcıva olur.
Örnek
Şeklideki düzenekte basınç dengesi sağlandığına göre, barometredeki cıva sütunu yüksekliği kaç cm dir?
Çözüm
Kabın içindeki gazın basıncı, borudaki 8 cm-Hg lik cıva basıncı ile Po açık hava basıncının toplamına eşittir. O halde kabın içindeki gazın basıncı
Pgaz = 8 + 76 = 84 cm-Hg dir.
Kabın içindeki barometrenin h yüksekliğindeki cıva basıncını, gaz basıncı dengelediğinden, gazın basıncı h yüksekliğindeki cıva basıncına eşittir.
Buna göre, h = 84 cm olur.
Uyarı
Çocuk balonu gibi esnek kaplarda iç basınç daima dış basınca eşittir. Dış basınç azalırsa iç basınç da azalır. Yani balon şişer. Dış basınç artarsa iç basınç da artar yani balonun hacmi küçülür. Eğer sıcaklık ve molekül sayısı değişmiyorsa, balonun basıncının artması hacminin küçülmesi ile sağlanır. Örneğin esnek bir balon yükselirken hacmi artar ve belli bir yükseklikte patlar. Şişirilmiş esnek bir balonu su içinde aşağı doğru indirir-sek, dış basınç artacağı için balonun hacmi küçülür ve iç basınç artar.
Şekilde sıvı içinde bulunan esnek balon dengede iken balonun içindeki gaz basıncı, dış yüzeyindeki basınca eşittir. Dış yüzeyindeki basınç ise, açık hava basıncı ile sıvı basıncının toplamına eşittir.
İp kesilip balon I konumundan II konumuna gelirken dış yüzeydeki basınç azalacağı için balonun içindeki gaz basıncı da azalır. Dolayısıyla yukarı çıktıkça balonun hacmi büyür.
Şekildeki düzenekte kap tabanına iple bağlı olan esnek balonun içindeki gaz basıncı P , balona uygulanan kaldırma kuvveti F, ipteki gerilme kuvveti de T dir. Kaba sıvı ilave edilirse, balonun dış yüzeyindeki basınç artacağı için balonun hacmi küçülür. Balonun hacminin küçülmesi, kaldırma kuvvetinin küçülmesine o da ipteki gerilme kuvvetinin azalmasına neden olur.
|
