Basınç Nedir? Basınç Kavramına Dair Temel Bilgiler

Bir cismin yüzeyine uygulanan kuvvetin, o yüzeyin birim alanına bölünmesiyle elde edilen değere basınç denir. Katı basıncı, sıvı veya gaz basıncı ile karıştırılmamalıdır. Katı basıncında kuvvetin etki ettiği yüzey katı bir cisim olup basınç kuvvetini oluşturan dış kuvvetler de nesnenin yüzeyine temas eden cisimlerin uyguladığı kuvvetlerdir. Örneğin, bir masanın üzerine konulan kitaplar zamanla masanın yüzeyinde çökme meydana getirebilirler. İşte bu kitapların oluşturduğu basınçtan dolayı oluşmaktadır. Eğer kitaplar yeterince ağır değilse masa çökmez. Dolayısıyla kitapların oluşturduğu basınç, kitabın ağırlığı kadar yani yer çekimiyle çarpılan kitabın ölçüsü kadardır. Katı basıncı, günlük hayattan kolaylıkla örnekleyebileceğimiz bir basınç türüdür.

Basınç Nedir?

Basınç; birim alana düşen kuvvet miktarıdır. Matematiksel olarak ifade etmek gerekirse, basıncı hesaplayabilmek için aşağıdaki formülden yararlanılır:

P = F/A

Yani basınç (P), kuvvetin (F) alanın (A) birimine bölünmesiyle elde edilir. Basınç, günlük hayatta sıkça karşılaşılan bir kavramdır ve farklı durumlarda farklı anlamlara gelebilir. Örneğin, hava basıncı, su basıncı gibi kavramlar da mevcuttur. Hava basıncı, atmosferdeki hava moleküllerinin yol açtığı basınca denir ve 1013 mb olarak kabul edilir. Su basıncı ise suyun derinliği arttıkça artan basıncıdır. Ölçü birimi bar ya da atmosferdir.

Basınç; gazların, sıvıların ve katıların her yerde bulunan özelliğidir. Örneğin, içinde su olan bir leğen ters çevrilip suyun üstüne konulursa leğendeki su dışarı çıkmaz çünkü su basıncı ile hava basıncı eşitlenmiştir. Eğer bu leğeni kaldırırsanız dışarı akan suyu görürsünüz; çünkü leğen ile havanın oluşturmaya başladığı dışarıya doğru kuvvet, suyun oluşturduğu basıncı yenmiştir.

Basınç Kavramında Temel Bilgiler

• Katı cisimlerde basınç genellikle çok fazla değildir. Örneğin, 1 kg’lık bir cisim 10 N’lik bir kuvvet oluşturur ve eğer bu cismin altındaki alan 1 m² ise oluşturduğu basınç 10 N/m² ya da 10 Pa (Pascal) olur. Cisim 1 cm² üzerine konulursa 10 N/m² x 10000 = 100000 Pa (Pascal) olur.)
• Sıvılarda basınç daha yüksektir. Örneğin, 1 litre su 1 kg kadar ağırlığı olan bir cismin oluşturacağı basınca eşdeğerdir ve 1 litre su 1 m² üzerine konulursa oluşturduğu basınç 9,8 kPa olur (kilopascal). Bu da yaklaşık 1 bar değerine eşdeğerdir. Bar atmosferle de ölçülür; 1 bar = 1 atm = 100 kPa = 100000 Pa (Pascal) şeklinde eşitlik kurulur)
• Gazlardaki basınç ise oldukça yüksektir. Örneğin, 1 m³ gaz 1 atmosferde (1013 mb) yaklaşık 1 kg/cm²’lik bir kuvvet oluşturur.
• Atmosferin ağırlığı yaklaşık 1013 kg/m³’tür ve bu da yaklaşık olarak her santimetrekareye 1 atmosfer basınca eşdeğerdir. Başka bir deyişle, üzerimize düşen atmosferin ağırlığından dolayı her yüzeyin üzerindeki hava molekülleri de yukarıya doğru hareket ederler. Bu durum her yerde bulunan hava moleküllerinin oluşturduğu katı basıncıdır ve yaklaşık olarak 1013 mb ya da 1 atm’dir.
• Basıncın ölçü birimi SI birim sisteminde Pascal (Pa) olarak kabul edilir. Pascal, bir newtonluk kuvvetin bir metrekarelik alana etki etmesiyle oluşan basınçtır. Büyük birim olarak kullanmak isteyenler için kilopascal (kPa) ya da megapascal (MPa) gibi birimler de mevcuttur. Basıncın ölçü birimi dışında bar birimi de sıkça kullanılır; 1 bar = 0,1 MPa = 100 kPa = 100000 Pa olarak kabul edilir.
• Derinlik arttıkça su basıncı artar. Suya batırılan cismin derinliği arttıkça üstündeki su sütununun oluşturduğu ağırlık artacağından o noktadaki suyun basıncı da artar.
• Basınç kuvveti oluşturan dış faktörlerin etkisiyle değişir. Örneğin, üstündeki su sütununun ağırlığının kalkmasıyla derinliği azalan yerdeki suun basıncı da azalır.)
• Basınç derinlik ile doğru orantılı, derinlik ile azalan derinlik farkı ile ters orantılı şekilde değişir.
• Cismin yüzeyine uygulanan kuvvet, o cismin üzerindeki yükün (ağırlığın) oluşturduğu kuvvet ile aynı değerdir.
• Cismin üzerindeki yükün (ağırlığın) oluşturduğu kuvvet, o cismin üstündeki yükün (ağırlığın) oluşturduğu alandaki cismin derinliği ile çarpımıdır.
• Katı basıncı genellikle derinlik ile çarpıldığında alan ifadesini içermez.
• Basınç, katı cisimlerde derinlik ile çarpıldığında alan ifadesini içermez. Örneğin, masa üzerine konulan kitaplar zamanla masanın çökmesine neden oluyorlarsa bu kitapların oluşturduğu basıncın ifadesi şöyle olur:
  P = F/A
  P = (m.g)/A
  P = (kg.m/s²)/m²
  P = kg/m.s²
  P = g/cm.s (kg yerine g geçilebilir)
• Basıncın yüksekliği ölçülürken genellikle atmosfer basıncı referans alınır.
• Atmosfer basıncı 1013 mb (milibar) ya da 1 atm (atmosfer) olarak kabul edilir.
• Sıvıların basıncı dışarıya doğru, katıların basıncı ise aşağıya doğru etki eder.
• Sıvılarda her yöne yayılma özelliği bulunurken, katıların bu özelliği yoktur.
• Sıvılardaki her yöne yayılma özelliği nedeniyle sıvılar üzerine uygulanan kuvvet, sıvının her tarafına yayılır ve bu durum sıvı basıncını oluşturur.
• Katıların uyguladığı basınç sadece altlarına etki edebildiğinden katı basıncı oluşabilmesi için cisimlerin yüzeylerinde sürtünme kuvvetinin olmaması gerekir.
• Cismin yüzeyindeki sürtünme kuvveti katı basıcının oluşumunu engelleyebilir.
• Sıvılardaki hareketler genellikle yatay yöndeyken katılardaki hareketler dikey yöndedir.
• Sıvılar ve gazlar birbirine karışabilirken katılar karışmazlar.
• Sıvılar ve gazlar sıkıştırılabilirken katılar sıkıştırılamaz.
• Katı cisimlerin şekilleri uygulanan kuvvetle değişmezken sıvıların şekilleri uygulanan kuvvete göre değişebilir.
• Sıvılar ve gazlar dolum alanlarının şekline göre her an her yönde hareket edebilirken katılar sadece belirli yönde hareket edebilirler (aşağıya doğru).
• Sıvılar ve gazlar her yönde hareket edebilme özelliğine sahip olduklarından üzerlerine uygulanan her türlü kuvveti (atmosfer basıncı gibi) dışarıya doğru yayarak sıvı basıncını oluştururlar; katıların bu özelliği yoktur ve katı basıc sadece aşağıya doğru etki eder.

Katı Basıncı Nedir?

Bir cismin yüzeyine uygulanan kuvvetin o cismin yüzeyındaki birim alana bölünmesiyle elde edilen değere katı basıncı denir. Katı basıncı; gaz ve sıvı basınca göre daha düşüktür çünkü gaz ve sıvılardaki moleküller arası mesafe oldukça fazladır ancak katı cisimlerde bu mesafe çok azdır.

Katı Basıncının Özellikleri Nelerdir?

• Katı basıncı; katı cisimlerin sahip olduğu sabit bir değerdir. Basınç; katı cisimlerin yüzeyine uygulanan kuvvetin sonucu olduğundan, bu kuvvetlerde herhangi bir değişiklik olmadığı sürece katı basıncı sabit kalır.
• Katı basıncı; derinlikle artmaz veya azalmaz. Derinlik arttıkça sıvı ve gazların oluşturduğu basınç artarken, katıların oluşturduğu basınç derinlikten etkilenmez çünkü katılar, derinlik ile ilgili herhangi bir özellik göstermezler.
• Katı cisimlerin sahip olduğu sabit basınca öz-basınç ya da iç-basınç da denir. Bu terimler genellikle eş anlamlı olarak kullanılır ve özel bir anlam taşımazlar.
• Katıların yüzeyine uygulanan her kuvvet, cismin yüzeyindeki sürtünme kuvvetini aşmak zorundadır. Eğer aşamazsa katı cisim yerinden kımıldayamaz. Bu durum sürtünme kuvvetinin rolünü net şekilde ortaya koyar; sürtünme kuvveti olmadan katıların oluşturduğu sabit basınç, katı cisimlerin hareket etmesini engelleyemez.
• Katılardaki sürtünme kuvveti çok fazla olmadığından, katıların oluşturduğu sabit basınca pek önemsenmez; daha çok sıvılardaki ve gazlardaki yüksek basınçlar dikkate alınır.
• Genel olarak katıların oluşturduğu sabit basınç dikkate alınmaz çünkü katılar sabit olduklarından çok fazla hareket etmezler; bu nedenle sürtünme kuvveti de azdır ve sabit basınca önem verilmez.
• Eğer katı cisimlerin sürtünme kuvveti çok fazlaysa oluşturdukları sabit basınç dikkate alınmaya başlanır çünkü bu durum cismin yerinden kımıldayıp hareket etmesini sağlayabilir.

Katı Basıncı Nasıl Hesaplanır?

Bir cismin yüzeyine uygulanan kuvvetin o cismin yüzeyindeki birim alana bölünmesiyle elde edilen değer (katı basıncı) hesaplanırken aşağıdaki formülden yararlanılır:

P = F/A

Elde edilen P değeri Pascal (Pa) cinsinden ifade edilir; SI birimi Pascal olan basınca sahip değerin ölçü birimi de P olarak kabul edilir. F değeri Newton (N) cinsinden ifade edilir ve N değeri kg.m/s² şeklinde ifade edilebilir. Dolayısıyla P=F/A formülünde F değeri yerine N değeri yazılırsa aşağıdaki gibi eşitlik kurulur:

P= N/A
P= kg.m/s² / A
P= kg.m/s² / m²
P= kg/s²

Elde edilen P değeri atmosferde ölçülmek istendiğinde milibar veya bar cinsinden ifade edilir; bu ölçü birimleri aşağıdaki gibi eşitlik kurularak elde edilir:

Pascal (Pa) → milibar (mbar)
1 mbar = 100 Pa
→ N/cm²
→ kg/(cm.s²)
→ kg/cm.s
→ g/cm.s
→ g/m².s
→ g/10000m².s
→ g/10⁴m².s
→ g/m².s × 10⁴
→ mbar = Pascal/10³
→ mbar = hPa × 10³
→ hPa = mbar /10³
→ hPa × 10³ = mbar
→ hPa = Pascal/10²
→ hPa = Pascal × 10⁻²
→ hPa/100 = mbar
→ hPa × 100 = mbar

Bar cinsinden ifade etmek istediğimizde ise eşitlik şöyle kurulur:

Pascals (Pa) → Bar
1 bar = 100000 Pa
1 bar = 100 mbar

Elde edilen değerler mbar veya bar olarak ifade edilebilir.

Örnek Problem Çözümü:

Katı Basıncını Hesaplama

Soru: Aşağıdaki tabloda verilen cisimlerin özelliklerine göre hesaplanması istenen değerleri doldurunuz.
(kg=m)

s}

s