Basınç ve Kaldırma Kuvveti Ders Notu

(1)

BASINÇ VE KALDIRMA KUVVETİ

Basınç: Birim yüzeye etkiyen kuvvettir.

Birimleri N m⁄ dyn cm⁄ 1 10 atm cm-hg

Katı Basıncı ve Kuvveti

Örnek Örnek Örnek KATI SIVI

Basınç

. .

ç

. . .

4

2

4

2

4

1 ve 2 noktalarındaki Basınç ve Basınç Kuvvetleri nelerdir.

Cisim ters çevrildiğinde Basınç artar. Basınç Kuvveti değişmez.

2 →

→ 2 .

X ve Y cisimlerinin tabana yaptığı basınçlar eşit ve ‘P’ dir. X cismi Y cisminin üstünde iken basınç kaç P olur? 2 2 2 3 2 3 2

(2)

Düzgün şekilli cisimlerde katı basıncı

.

. .

.

. .

Örnek sin 37 0,6 cos 37 0,8

P

60

12

4

12

Örnek

Özdeş cisimlere eşit F kuvvetleri dik olarak etki etmektedir. Cisimlerin yere yaptıkları basınçları sıralarsak olur.

Düzgün homojen 4r yarıçaplı cisimden r yarıçaplı parça sökülüp incelenirse;

Bütün Çıkan Parça Kalan Parça

. .

Kenar uzunluğu 2 m olan küpün F kuvveti sonucunda zenime yaptığı basınç nedir?

. sin 37

20.0,6

12

2.2

4

(3)

Örnek

Eğik Düzlemde Basınç

Örnek

. . . . . . . . . . 27. . . 9.

Aynı maddeden yapılmış cisimlerin

basınçları eşittir. Buna göre h kaç “a” dır?

ç

cos

. cos 37

0,8 . sin 37

0,4

Cisimlerin yüzey alanları ve ağırlıkları eşit ise cisimlerin basınç oranı nedir?

2 6

3

3 6 6

3

Makara ağırlıklarının ihmal edildiği sistemde cisimlerin yere yaptığı basınçlar eşittir. Buna göre

=?

(4)

Örnek

Sıvı Basıncı ve Kuvveti

Örnek

P Cismi ok yönünde ilerlerken çubuğun K ve L desteklerine tepkisi ne olur?

Artar Azalır . sin 53 6 40 2.10.0,8 6 24 6 . cos 53 4 2.10.0,6 4 12 4

Kütleleri ve alanları verilen cisimlerin basınçları kaçtır?

3 . 2 . . 6 . 12

2 . 3 6 .

4 3

3 . 3 . 9

4 . 3 . 12 ĞİŞ

 İlk durumda A ve B noktalarının basınçları 3 . 2 . =6hdg

(5)

Örnek

2 . 3 . . 4 . 10 10 .

Birbirine karışmayan X ve Y sıvıları şekildeki gibidir. Bu durumda kabın tamamına yapılan basınç “P” dir. Basınç kuvveti “F” tir. ise kap ters çevrilirse basın ve basın kuvveti nasıl değişir.

3

2 . 3 . 2. 4 . 19

2 . 2 . Kap ters çevrildiğinde;

5 2 . . . 2 5 8 2 . . . 4 13 . . . 6 13 2 . . . 8

d sıvısının yüzeylere uyguladığı basınç nedir?

?

Su cenderesinde sıvı basınç dengesine göre

2 3 6 5 2 10

6

10

(6)

Örnek

Not:

Örnek

Sabit debili musluk açılıp kap doluncaya kadar A noktasındaki basınç-zaman grafiği nasıldır.

3 . . 5 . . 4 . .

Kap d öz kütleli sıvı ile doludur. A v B noktalarındaki basınçlar nelerdir? Kap tabanındaki basınç

3 . 3 . . 4 . 19 13 . .

6 . .

A ve B noktalarındaki basınçlar nelerdir? 5 . . +h.4d.g=19hdg

(7)

Örnek

!!! Buz erirken hacmi azalır.

Birbirine karışmayan sıvılar U borusunda şekildeki gibi duruyor. Buna göre;

. . . . . 0,6 10 . 1 1,6 10

10cm yüksekliğindeki yağ sağ koldan dökülürse kollardaki yükseklikler ne olur?

, ğ , ,

ğ 0,6 /

1 /

Buz eriyene kadar sisteme ısı verilmektedir. Buna göre;

Azalır Artar 0,9 /

(8)

Gaz Basıncı ve Kuvveti

Açık hava basıncının varlığını  Toricelli (1atm=76cm-hg)

 Madeburg deneyleri doğrular. (Vakumlanan küreler) ! Yukarılara çıkıldıkça açık hava basıncı azalır.

! Kapalı kaplarda her noktada gaz basıncı eşittir.

! Esnek balon hacmini değiştirebildiğinden basıncı ‘a eşittir.

Örnek

Açık hava basıncının farklı olduğu ortamlarda cıva yükselmeleri şekilde gösterilen değerlerdir. Buna göre ortamların deniz seviyesinden yüksekliklere

, ,

;

.

Altimetre (Yüksekliği, basınç farkı ile ölçer.

(9)

Örnek İ . . . . . Örnek Örnek Örnek

Cıva ile yapılan deneyde h yüksekliğini azaltmak için  Sıcaklığın fazla olduğu bir ortam

 Öz kütlesi cıvadan daha küçük bir sıvı kullanmak gerekir.

!!! Tüpün içindeki sıvı yüksekliği, tüpün şekline, kesit alanına bağlı değildir.

İçerisinde sıvı bulunan pistonlu kaba uygulanan F kuvveti kaldırılırsa

 Balonun hacmi artar.

 Gaza uygulanan kaldırma kuvveti artar.  İpteki gerilme kuvveti artar.

Balona uygulanan basınç azalır.

. . .

9 . 2 4 . 8 . 10

Musluk açılıp gaz geçişi sağlandığında sistemdeki son basınç ne olur?

Tüplerdeki sıvı yükseklikleri oranı nedir.

!!! Tüpün kesit alanına bağlı değildir. Dış ortam için dik uzunluklar eşit olmalıdır.

(10)

Örnek

Bernoulli İlkesi

Akışkanların hızının arttığı yerde basıncı azalır.

Uçak kanadı tasarımında kanadın üzerinden geçen hava alttaki havadan hızlıdır. Bu nedenle havanın hızlı aktığı yerde basınç düşer ve kanadın altından yukarıya doğru kaldırma kuvveti uygulanır.

. .

75 5 . 14 75 5 .

Sistemlere göre 2. Durumda h yüksekliği kaç cm’dir? 72 48 120 . . 120.3 4 . 90 90 72 18

Musluk açıldığında kollardaki fark kaç cm olur.

(11)

Örnek

Akışlar yüksek basınçtan alçak basınca doğru akar. Şeklinde yorum yapabiliriz.

Örnek

A cismi kap içine konulup sıvı içerisinde dengededir. Olduğuna göre A cismi kabın içinden alınıp sıvı içerisine bırakılırsa

değişimi nasıl olur.

Azalır Değişmez

M musluğu açılıp denge sağlandığında  Gazın basıncı artar.

 A ve B kollarında sıvı düzeyleri eşitlenir.

 C kolundaki yükseklik, B kolundan az olur.

(12)

Not: Basınç-Hacim grafiğinin altında kalan alan işi verir. Örnek

KALDIRMA KUVVETİ

.

Cisimlerin sıvı içindeki konumları

Yüzen Askıda Batan

Son duruma getirmek için yapılan ilerin oranı nedir.

Yüzen ve Askıda kalan cisimlerde Kaldırma Kuvveti=Cismin Ağırlığı

(13)

Örnek Örnek Örnek Örnek . . . . . .

Homojen cisimlerin batan hacimleri eşit ise kaldırma kuvvetleri nedir.

!!! Yüzen ve Askıda Batan Hacme “V” dersek;

6 9 4 Sıvıyı 12d kabul edersek yoğunlukları ne olur.

Homojen cisimlerin kütleleri eşi ise  Yoğunlukları nedir?  Hacimleri nedir?  Kaldırma Kuvvetleri nedir? 5 2 2

Aynı X cismi için 5 ve 2 oluyor ise cismin ağırlığı nedir?

3 8

2 . . 5 3 2

Yoğunluğu 3d olan sıvının içinde cisimler dengededir. Y cisminin yoğunluğu 5d ise ?

Sistemin tamamı askıda kabul edilir.

(14)

!!! Taşırma kaplarında sadece cisim battığında ağırlaşma olur. Çünkü yüzen ve askıdaki durumda kaldırma kuvveti cismin ağırlığına eşittir.

Örnek Örnek Örnek Örnek 150 25 6 / ş 150 2.25 100

Sıvı dolu kaba 150gr kütleli, 25 lük cisim atılıyor. Kaptaki kütle artışı ne kadar olur. 2 /

3 2

Cisimlerin hacimleri eşit ve “V” kadarsa V=?

1 / 2 / 20 40  Ağırlıklar, kaldırma kuvvetlerinden büyük olduğu

içen iplerde gerilme oluşur. 20 40 20 . 1 40 . 2 Moment alınırsa 3. 20 . 1 2. 40 . 2 20 11 4

Çubuk ağırlıksız olduğuna göre 5 ise ? 10 . 4 . 2 4 . 4 . 2

Cisimlerin ağırlıkları oranı nedir? Yüzen ve askıda

X 1 bölme içeride ve Y eklendiğinde ise 3 bölme içeridedir. 3 2

(15)

Örnek

3 2 ise verilenlere göre kaçtır. X için Y için 2 . 4 2 . 3 2 2 . 4 . 5 .3 2 2 . 1 2 2 . 2 3 . . .3 2 . 1,8. 4 . 1,8. 9 2 9 2 /

Özdeş küplerden oluşan cismin öz kütlesi 1,8 / ise sıvının öz kütlesi kaçtır?

İpe göre moment alırız.

. . . 1,8. .

Küplerden bir tanesi

1

3 ?

. 3 . 3

3 6 !!! K cismini 3V ve d kabul ediyoruz. Böylece

3 olur. 2 . 4 2 . 4 . 3 2 . 6 2 3 . 3 2 2 3 . 3 3 . 2 Cismin ağırlığı P ise T kaç P’dir?