Basınç ve Kaldırma Kuvveti-1: Katı Basıncı
Basınç
Basınç, kuvvet etkisi ile oluşan fiziksel bir niceliktir. Birim yüzeye etki eden kuvvetin büyüklüğüne basınç denir.
\[\text{Basınc}=\frac{\text{Kuvvet}}{\text{Yüzey Alanı}} \]
- Basıncın SI daki birimi \(N/m^2=Pa\)'dır (Pascal)
- Basınç skaler bir büyüklüktür. P harfi ile gösterilir.
Katı Basıncı
Yeryüzünde bulunan bütün maddeler ağırlıklarından dolayı bulundukları zemin üzerine kuvvet uygular. Bundan dolayı katı cisimler ağırlıkları nedeniyle temas ettikleri yüzeylere basınç uygular.
- Katıların basıncı, cisim ağırlığının (G), cismin temas yüzey alanına (A) bölünmesi ile bulunur.
Eğer cisme etki eden başka kuvvetler varsa, onlar da cismin ağırlığına eklenir.
\[P=\frac{G}{A} \]
Basınç; basınç kuvvetiyle doğru orantılı, yüzey alanı ile ters orantılıdır. Yüzey alanı artarsa basınç azalır.
- Katılar kendilerine uygulanan kuvveti aynı yönde ve aynı şiddette iletir. Katıların kuvvet iletimi sırasında farklı yüzey alanları, farklı basınçların oluşmasına sebep olur.
Kuvvet vektörel bir büyüklük olmasına rağmen kuvvetin bir sonucu olarak açığa çıkan basınç, skalerdir.
- Basıncı oluşturan kuvvete de basınç kuvveti denir.
Katılarda Basınç Kuvveti
Yatay düzlemde kendi halinde duran cisimlerin ağırlığı, basınç kuvvetini oluşturur. Bununla birlikte cisme uygulanan bir dış kuvvet de basınç oluşturabilir.
Türdeş cisimler "ağırlık/yüzey alanı" oranları değişmeyecek biçimde düzgün parçalara bölünürse her bir parçanın basıncı, bölünmeden önceki parçanın basıncına eşit olur.
Silindir, dik prizma gibi kesit alanı sabit olan türdeş cisimlerin yere yaptığı basınç \(P=h.d.g\) bağıntısı ile de hesaplanır. (h: cismin yüksekliği, d: cismin özkütlesi, g: yerçekimi ivmesi)
- Not: bunun ispatını daha sonra bu nota ekle.
Elektriksel potansiyel farkı yalnızca elektrikle gerçekleşmez. Kristal, seramik ve kemik gibi bazı materyallerde, sıkıştırma ya da germe gibi mekanik etkiler altında, elektriksel potansiyel farkı oluşmasına piezo elektrik olayı denir.
- Piezo elektriğin; hoperkörler, alarm sistemleri, radyo, televizyon, kumanda, yüksek voltaj ve elektronik frekans oluşturulması, mikro ve makro boyuttaki kütle ölçümleri, optik cihazların odaklanması, halat ve bantlarda gerginlik kontrolü, çakmaklarda ve barbekülerde de ateşleyici gibi pek çok alanda uygulamaları vardır.
Katı Basıncının Günlük Hayattaki ve Teknolojideki Yeri
- Bıçakların ağzının keskinleştirilmesi ve çivi ve iğne ucunun sivrileştirilmesi basıncı artırmaya, leken denilen kar ayakkabılarının kullanılması, iş makinelerinde palet kullanılması basıncı azaltmaya yönelik uygulamalardır.
- Yüksek yapılar ve köprüler, katı basınç konseptini uygulayan başlıca örneklerdir. Bunların temelleri, ağırlığı taşıyabilmesi için geniş ve sağlam olmalıdır.
- Diş dolguları ve kaplamaları diş üzerindeki basınca dayanabilecek şekilde tasarlanır.
- Petrol ve gaz sondaj teknolojileri, katı basınç prensiplerini kullanır. Bu aletler zeminin içine doğru ilerledikçe basınçla başa çıkmak zorundadır.
- İnşaat işçileri, beton ve diğer malzemeleri sıkıştırmak için vibrasyon plakaları ve damperler kullanır. Bu malzemelerin basınç ile sıkıştırılıp daha güçlü olmasını sağlar.
Basınç kuvveti değişmez iken basınç artabilir. Basınç kuvveti cismin ağırlığı gibi basıncı sağlayan kuvvettir. Basınç ise bunun yüzey alanına bölümüdür.