Konu anlatımı
Fırtınada çatıların uçması, rüzgârlı havada şemsiyenin ters dönmesi ve uçakların havada kalması aynı ilkeyle açıklanır. Bu alt başlıkta akışkanlarda sürat ile basınç arasındaki ilişkiyi ve günlük hayattaki örneklerini nitel olarak göreceksin.
Sürat ve basınç
Sıvılar ve gazlar akabildikleri için akışkan olarak adlandırılır. Bir akışkan bir boruda akarken borunun daraldığı yerde, aynı sürede aynı miktar akışkanın geçebilmesi için daha hızlı akar. Bernoulli ilkesine göre akışkanın sürati arttıkça basıncı azalır: borunun dar bölümünde sürat büyük, basınç küçüktür; geniş bölümünde sürat küçük, basınç büyüktür. TYT'de Bernoulli ilkesiyle hesap yapılmaz.
Günlük hayattan örnekler
Fırtınada çatının üstünden hızla akan havanın basıncı, evin içindeki durgun havanın basıncından küçük olur ve çatı alttan yukarı itilerek kalkabilir. Rüzgârlı havada şemsiyenin üstünden hızla geçen havanın basıncı azaldığı için şemsiye ters döner. Rüzgârlı bir günde kapının bir yanında hızlı akan havanın basıncı düşer ve kapı sert biçimde kapanır. Uçak kanatlarının biçimi, kanadın üstündeki havanın daha hızlı akmasını sağlar; üstteki basınç alttakinden küçük olur ve kanadı yukarı iten bir kuvvet oluşur.
Güvenlik ve tansiyon
Hızla geçen bir tren ya da kamyon yanındaki havayı da hızlandırır ve aracın yakınında basınç düşer; yanında duran kişi araca doğru itilebilir. Bu yüzden peronlarda güvenlik çizgisinin gerisinde durmak ve yüksek süratli araçlara yaklaşmamak gerekir. Damarlarda akan kanın damar çeperlerine uyguladığı basınca tansiyon denir; tansiyon aleti bu basıncı ölçer ve damarlardaki akışın sağlıklı olup olmadığı hakkında bilgi verir.
Çözümlü örnekler
Örnek 1. İki kâğıt yaprağı aralarında birkaç santimetre kalacak biçimde, yüzleri birbirine paralel olarak tutuluyor ve aralarına üfleniyor. Yapraklar birbirinden uzaklaşır mı, yaklaşır mı?
Çözüm. Yaprakların arasına üflenen havanın sürati büyüktür; Bernoulli ilkesine göre bu bölgede basınç azalır. Yaprakların dış yüzlerine etkiyen durgun havanın basıncı daha büyük olduğu için yapraklar dışarıdan içeriye doğru itilir ve birbirine yaklaşır. Sonuç çoğu kişinin beklediğinin tersidir: üflemek yaprakları açmaz, yaklaştırır.
Örnek 2. Bir tren perona hızla girerken yolcuların neden güvenlik çizgisinin gerisinde durması gerekir?
Çözüm. Hızla hareket eden tren çevresindeki havayı da sürükler ve trenle peron arasında hızla akan bir hava akımı oluşur. Bernoulli ilkesine göre bu hızlı akan havanın basıncı, yolcunun arkasındaki durgun havanın basıncından küçüktür. Basınç farkı yolcuyu trene doğru itebilir. Güvenlik çizgisinin gerisinde durmak, bu tehlikeli basınç farkının etkili olduğu bölgeden uzak kalmayı sağlar.
Sık yapılan hatalar
- Hızlı akan akışkanın basıncının daha büyük olduğunu sanmak.
- Borunun dar bölümünde akışkanın yavaşladığını düşünmek; dar bölümde sürat artar.
- Fırtınada çatıyı rüzgârın yukarıdan bastırdığını sanmak; çatıyı alttaki büyük basınç kaldırır.
- Akış sürati arttıkça akışkanın basıncı azalır.
- Borunun dar yerinde sürat büyük, basınç küçüktür.
- Hızlı araçların yanında basınç düşer; bu araçlara yaklaşma.