Konu anlatımı
Aynı kişi kumda düz ayakkabıyla az, ince topuklu ayakkabıyla çok batar. Bu alt başlıkta katıların uyguladığı basıncı, basınç ile basınç kuvveti arasındaki farkı ve katı basınçlarını nitel olarak karşılaştırmayı göreceksin.
Basınç ve basınç kuvveti
Bir yüzeye dik olarak etki eden toplam kuvvete basınç kuvveti, birim yüzeye düşen dik kuvvete basınç denir: P = F/A. Basınç skaler bir büyüklüktür; birimi pascaldır ve 1 Pa, 1 m² yüzeye dik olarak etki eden 1 N'luk kuvvetin oluşturduğu basınçtır. Yatay bir zeminde duran ve başka bir dik kuvvetin etkisinde olmayan bir katının zemine uyguladığı basınç kuvveti ağırlığına eşittir. TYT'de katı basıncı için bu model verilir, ama sayısal hesap yapılmaz.
Basınç neye bağlıdır?
Basınç kuvveti aynıysa temas yüzeyi küçüldükçe basınç artar; temas yüzeyi aynıysa basınç kuvveti büyüdükçe basınç artar. Bir tuğla en dar yüzü üzerinde dururken en büyük, en geniş yüzü üzerinde dururken en küçük basıncı uygular; basınç kuvveti ise her durumda aynıdır. Aynı maddeden yapılmış ve tabanı üzerinde dik duran düzgün prizma ve silindirlerde basınç, taban alanına değil yüksekliğe ve maddenin özkütlesine bağlıdır; çünkü taban büyüdükçe ağırlık da aynı oranda büyür. Bu cisimlerden uzun olan daha büyük basınç uygular.
Günlük hayatta basınç
Basıncı azaltmak için yüzey büyütülür: kar ayakkabıları, tankların ve iş makinelerinin paletleri, ağır kamyonların çok sayıda tekerleği ve devenin geniş tabanları buna örnektir. Basıncı artırmak için yüzey küçültülür: bıçağın keskin ağzı, çivinin ve iğnenin sivri ucu, raptiyenin ucu ve buz patenlerinin ince bıçakları küçük bir kuvvetle büyük bir basınç oluşturur.
Çözümlü örnekler
Örnek 1. Kütleleri eşit iki kişiden biri kar ayakkabısıyla, öbürü normal botla karda yürüyor. Hangisi karda daha çok batar? Neden?
Çözüm. İki kişinin ağırlığı eşit olduğu için kara uyguladıkları basınç kuvvetleri de eşittir. Kar ayakkabısının temas yüzeyi botunkinden çok büyük olduğu için kar ayakkabısıyla yürüyen kişinin kara uyguladığı basınç daha küçüktür. Basıncı büyük olan, yani botla yürüyen kişi karda daha çok batar.
Örnek 2. Aynı maddeden yapılmış ve tabanları üzerinde dik duran iki silindirden K kısa ve kalın, L uzun ve incedir. Hangisi zemine daha büyük basınç uygular? Basınç kuvvetleri için ne söylenebilir?
Çözüm. Aynı maddeden yapılmış düzgün bir silindirin zemine uyguladığı basınç, taban alanına değil yüksekliğine ve özkütlesine bağlıdır; bu yüzden daha uzun olan L, zemine daha büyük basınç uygular. Basınç kuvveti ise ağırlığa eşittir; hangisinin ağırlığının büyük olduğu hacimlerine bağlıdır ve yalnızca kısa-kalın, uzun-ince bilgisiyle kesin olarak söylenemez.
Sık yapılan hatalar
- Basınç ile basınç kuvvetini aynı şey sanmak.
- Yüzey alanı büyüdükçe basıncın arttığını düşünmek.
- Tabanı üzerinde dik duran düzgün katılarda basıncın taban alanıyla değiştiğini sanmak; aynı maddede basıncı yükseklik belirler.
- P = F/A; birimi pascaldır ve 1 Pa = 1 N/m²'dir.
- Aynı kuvvette yüzey küçüldükçe basınç artar.
- Tabanı üzerinde dik duran düzgün katının basıncı yüksekliğe ve özkütleye bağlıdır.