Basınç, bir yüzeye dik uygulanan kuvvetin temas alanına bölünmesiyle bulunur. Aynı kuvvet daha küçük bir alana uygulanırsa basınç artar; daha geniş bir alana yayılırsa azalır. Basınç günlük örnekler içinde kar ayakkabısı ve keskin bıçak, bu ilişkiyi kolayca gösterir.
Basınç nasıl hesaplanır?
Katı basıncını açıklayan ilişki şöyledir: Basınç = Yüzeye dik kuvvet ÷ Temas alanı. Basınç genellikle paskal (Pa) birimiyle ifade edilir. Bir paskal, bir metrekarelik yüzeye dik yönde uygulanan bir newton kuvvete karşılık gelir. İlgili ayrıntılar için Fen Bilimleri kategorisindeki ilgili yazılar içeriği de değerlendirilebilir.
Bu bağıntıda kuvvet ve alan birlikte değerlendirilir. Kuvvet sabitken temas alanını küçültmek basıncı artırır. Temas alanını büyütmek ise basıncı azaltır. Kuvvet değişirse sonuç da değişebilir; yalnızca nesnenin ucuna ya da tabanına bakarak basınç hakkında karar vermek yeterli değildir.
Basınç günlük örnekler üzerinden nasıl anlaşılır?
Kar ayakkabısı ve geniş taban
Bir kişi kara normal ayakkabıyla bastığında ağırlığından kaynaklanan kuvvet, ayakkabının taban alanından zemine aktarılır. Kar ayakkabısının tabanı daha geniştir. Kişinin ağırlığı yaklaşık aynı kalırken kuvvet daha büyük bir alana yayıldığı için kara uygulanan basınç azalır. Böylece kişi kara daha az gömülür. Kar ayakkabısı ağırlığı ortadan kaldırmaz; kuvvetin zemine dağıldığı alanı artırır.
Keskin bıçak ve geniş ağız
Bıçağın kesici kenarı, yiyeceğe çok dar bir alanda temas eder. Elimizle uyguladığımız kuvvet bu küçük alanda toplandığından basınç artar ve kesme kolaylaşır. Bıçağın ağzı köreldiğinde temas bölgesi genişler; aynı kuvvetle kesmek zorlaşabilir. Keskin bıçak daha az kuvvet gerektirebilir, ancak bu onu güvenli hâle getirmez: Kesici yüzey dikkatle kullanılmalıdır.
Paletli araç ve ince topuk
Paletli iş makineleri, ağırlıklarını geniş palet yüzeyine dağıtır. Paletlerin zemine temas alanı tekerleğe göre geniş olduğunda zemine uygulanan basınç azalabilir; araç yumuşak zemine daha az gömülür. İnce topuklu ayakkabıda ise vücut ağırlığı küçük bir temas alanında yoğunlaşır. Bu yüzden zemine uygulanan basınç artar; yumuşak yüzeylerde iz bırakma olasılığı yükselir.
Kuvvet değişirse karşılaştırma nasıl yapılır?
Basınç günlük örnekler değerlendirilirken “alan arttı mı, azaldı mı?” sorusu önemlidir; ancak bu, kuvvet aynı kaldığında doğrudan sonuç verir. Bir cismin ağırlığı artarsa yüzeye uyguladığı kuvvet de artabilir. Alan da aynı anda değişiyorsa hangi etkinin baskın olduğunu anlamak için iki durumu birlikte karşılaştırmak gerekir.
Örneğin aynı kişi iki farklı ayakkabıyla kara bastığında ağırlık değişmiyor, taban alanı değişiyorsa geniş tabanlı ayakkabı daha az basınç uygular. Fakat geniş tabanlı ayakkabıyı çok daha ağır bir yükle kullanan kişinin oluşturduğu basıncı yalnızca taban genişliğine bakarak kıyaslayamayız. Kuvvet ve temas alanı hakkında bilgi gerekir.
Sık karıştırılan noktalar
- Basınç ile kuvvet aynı şey değildir. Kuvvet, yüzeye etki eden itme ya da çekme etkisidir; basınç ise bu kuvvetin belirli bir alana nasıl dağıldığını anlatır.
- Geniş alan her koşulda daha az basınç demek değildir. Bu sonuç, uygulanan kuvvet aynı kaldığında geçerlidir.
- Temas alanı, nesnenin toplam büyüklüğü değildir. Zemine gerçekten değen bölüm dikkate alınır.
- Bir yüzeye uygulanan kuvvetin yönü önemlidir. Katı basıncı ilişkisinde yüzeye dik kuvvet hesaba katılır.
Basınç günlük örnekler sorularında önce kuvvetin aynı olup olmadığını belirle. Ardından zemine ya da cisme değen alanları karşılaştır: Aynı kuvvette küçük alan daha büyük, geniş alan daha küçük basınç anlamına gelir.
Mini test
- Aynı ağırlıktaki bir öğrenci önce normal ayakkabıyla, sonra daha geniş tabanlı kar ayakkabısıyla kara basıyor. Kar ayakkabısının oluşturduğu basınç neden daha azdır?
- Aynı kuvvetle bastırılan iki çubuğun uçlarından biri daha sivridir. Hangi uç temas ettiği yüzeye daha fazla basınç uygular? Neden?
- Bir cismin yüzeye uyguladığı kuvvet değişmeden temas alanı iki katına çıkarılıyor. Basınç nasıl değişir?
Cevap anahtarı
- Kar ayakkabısının temas alanı daha geniştir. Kuvvet yaklaşık aynı kaldığından basınç azalır.
- Sivri uç daha fazla basınç uygular; aynı kuvvet daha küçük temas alanında etki eder.
- Basınç yarıya iner. Çünkü aynı kuvvet iki kat büyük alana yayılır.
Kısa hatırlatma: Kuvvet sabitse alanı büyütmek basıncı azaltır, alanı küçültmek artırır. Kar ayakkabısı ve palet geniş alanla basıncı düşürmeye; bıçak ağzı gibi dar temas yüzeyleri ise basıncı artırmaya örnektir.
Yorumlar kapalı.