Basınç ve kaldırma kuvveti, formül ve yorum sorularıyla TYT Fizik’in vazgeçilmez konusudur.
Katılarda basınç
- Basınç = Kuvvet / Yüzey alanı → P = F / A. Birimi pascal (Pa = N/m²).
- Aynı kuvvet küçük yüzeye uygulanırsa basınç büyür (çivi, bıçak, iğne); geniş yüzeye uygulanırsa küçülür (kar ayakkabısı, tank paleti).
- Katılar kuvveti aynen iletir; basıncı değil.
Sıvılarda basınç
- Sıvı basıncı: P = h · d · g (h: sıvı derinliği, d: sıvı yoğunluğu, g: yerçekimi ivmesi).
- Sıvı basıncı derinlikle ve sıvının yoğunluğuyla artar; kabın şekline ve miktarına bağlı değildir.
- Aynı sıvıda aynı yatay düzeydeki noktalarda basınç eşittir.
- Sıvıların basıncı her yöne aynıdır; kap tabanına ve yan yüzeylere etki eder.
- Pascal prensibi: Kapalı kaptaki sıvıya uygulanan basınç, her noktaya aynen iletilir. Hidrolik sistemlerin (araba krikosu, fren) temelidir.
- Hidrolik sistemde F₁ / A₁ = F₂ / A₂.
Gazlarda ve açık hava basıncı
- Gaz basıncı, gaz taneciklerinin kap çeperlerine çarpması ile oluşur; her yöne iletilir.
- Açık hava basıncı: Atmosferin ağırlığından kaynaklanır; deniz seviyesinde yaklaşık 76 cmHg (1 atm). Yükseldikçe azalır.
- Torricelli deneyi: Cıva sütununun yüksekliği açık hava basıncını gösterir (76 cm).
- Manometre: Kapalı kaptaki gaz basıncını ölçer; barometre: açık hava basıncını ölçer.
Kaldırma kuvveti (Arşimet prensibi)
- Bir sıvıya batırılan cisme sıvı tarafından yukarı doğru bir kuvvet uygulanır.
- Kaldırma kuvveti = Cismin taşırdığı (batan hacim kadar) sıvının ağırlığı: F = V_batan · d_sıvı · g.
- Kaldırma kuvveti sıvının yoğunluğuna ve batan hacme bağlıdır; cismin yoğunluğuna bağlı değildir.
Yüzme ve batma
- d_cisim < d_sıvı ise cisim yüzer (kaldırma kuvveti = ağırlık, hacminin bir kısmı batar).
- d_cisim = d_sıvı ise cisim askıda kalır.
- d_cisim > d_sıvı ise cisim batar (kaldırma kuvveti ağırlıktan küçük).
- Yüzen cisimde: batan hacim / toplam hacim = d_cisim / d_sıvı.
- Örnek: Yoğunluğu 0,8 g/cm³ olan cisim suda yüzer; hacminin %80’i batar.
Sınavda dikkat
- Sıvı basıncında kabın şekli önemsizdir; yalnızca derinlik ve yoğunluk önemlidir.
- Kaldırma kuvveti cisim ağırlığına değil, batan hacme ve sıvı yoğunluğuna bağlıdır.
- Yüzen bir cismin ağırlığı = kaldırma kuvveti eşitliği kullanılır.
Sık sorulan sorular
Sıvı basıncı nelere bağlıdır?
Derinliğe ve sıvının yoğunluğuna; kabın şekline ve sıvı miktarına bağlı değildir.
Pascal prensibi nedir?
Kapalı kaptaki sıvıya uygulanan basıncın her noktaya aynen iletilmesidir.
Arşimet prensibi nedir?
Sıvıya batan cisme yukarı yönde, taşırdığı sıvının ağırlığı kadar kaldırma kuvveti etki eder.
Hangi cisim yüzer?
Yoğunluğu içinde bulunduğu sıvının yoğunluğundan küçük olan cisim.