SıvıDinamiği

Bernoulli denklemi, akışkanlar mekaniğinde, bir akım çizgisi boyunca hareket eden bir akışkanın basıncı, hızı ve yüksekliği arasındaki ilişkiyi hesaplamak için kullanılır. Bernoulli denkleminin kullanım alanları: Havacılık: Uçak kanatlarının tasarımı, hava akışının hızını ve basıncını değiştirerek kaldırma kuvveti oluşturmak için bu ilkeye dayanır. Su boruları: Boruların daraldığı bölgelerde suyun hızının arttığını ve basıncının düştüğünü, genişlediği bölgelerde ise hızının azaldığını ve basıncının yükseldiğini hesaplamak için kullanılır. Medikal alan: Kan akışının hız ve basınç değişimlerini açıklamak için kullanılır. Bernoulli denklemi, enerjinin korunumu yasasına dayanır ve sürtünmesiz, daimi, sıkıştırılamaz akış bölgelerinde geçerlidir.

Sıvı basıncını etkileyen iki temel değişken şunlardır: 1. Derinlik: Sıvının yüzeyinden itibaren aşağıya doğru olan mesafe. 2. Yoğunluk: Sıvının cinsi. Sıvı basıncı; kabın şekline, aynı derinlikteki sıvı miktarına ve kabın taban alanının genişliğine bağlı değildir.

Debi, aşağıdaki faktörlerden etkilenir: Borunun çapı. Akış hızı. Basınç. Sıvının viskozitesi. Sürtünme kaybı. Yağış miktarı ve biçimi. Eğim. Bitki örtüsü. Sıcaklık. Beşeri etkenler.

Gemilerin suda yüzmesi, Arşimet prensibi olarak bilinen suyun kaldırma kuvvetine dayanır. Bu prensibe göre, bir sıvı, içinde yer alan katı bir cismin taşırabildiği sıvı ağırlığına eşit bir batmazlık gücü ile yukarı doğru iter. Gemilerin su üzerinde kalabilmesi için, geminin ağırlığının, geminin yerine aldığı suyun ağırlığından daha az olması gerekir.

Kaldırma kuvvetini etkileyen faktörler: Cismin sıvıya batan hacmi: Cismin batan hacmi arttıkça kaldırma kuvveti de artar. Sıvının yoğunluğu: Sıvının yoğunluğu arttıkça cisme etki eden kaldırma kuvveti de artar. Yer çekimi ivmesi: Yer çekimi ivmesi arttıkça kaldırma kuvveti de artar. Ayrıca, kaldırma kuvveti; cismin sıvı içindeki derinliğine, sıvının azlığına ya da çokluğuna ve cismin şekline bağlı değildir.

Arşimet prensibi, tamamen veya kısmen bir akışkana daldırılmış bir cisme, akışkan tarafından uygulanan kaldırma kuvvetinin, cismin yer değiştirdiği akışkanın ağırlığına eşit olduğunu belirtir. Kaldırma kuvveti, cismin sıvıya batan hacmine ve sıvının yoğunluğuna bağlıdır. Arşimet, bu prensibi kullanarak, som altından olduğu iddia edilen bir tacın saflığını test etmiş ve tacın içine gümüş katıldığını taşımış olduğu su miktarından anlamıştır.

Toriçelli deneyinde cıva yüksekliğini etkileyen faktörler şunlardır: Ortam sıcaklığı: Sıcaklığın artması, cıvanın yüksekliğinde de artışa neden olur. Deney yapılan yerin yüksekliği: Deniz seviyesinden yüksekte yapılan deneylerde açık hava basıncı azalacağı için cıva yüksekliği azalır. Borunun üst kısmında hava olup olmaması: Borunun üst kısmında hava varsa, bu hava cıvaya basınç uygulayarak yüksekliğin azalmasına neden olur. Kullanılan sıvının cinsi: Cıvadan daha düşük öz kütleye sahip bir sıvı kullanılırsa, borudaki sıvı yüksekliği artar. Ortam nemi: Nemin artması, açık hava basıncını artırarak cıva yüksekliğinin artmasına neden olur.

Hayır, sıvı içinde yüzen cisimlerin hacmi sıvının hacmine eşit değildir. Yüzen cisimler, hacimlerinin bir kısmı sıvı içinde, bir kısmı ise dışında kalacak şekilde dengede kalır. Cismin sıvıda yüzebilmesi için, cismin özkütlesinin içinde yüzdüğü sıvının özkütlesinden küçük olması gerekir.

Bernoulli prensibine göre kaldırma kuvvetini bulmak için aşağıdaki formül kullanılabilir: ΔP = P_alt - P_üst. Burada: ΔP, basınç farkını (kaldırma kuvvetinin kaynağı) ifade eder; P_alt, kanat alt yüzeyindeki basıncı; P_üst ise kanat üst yüzeyindeki basıncı belirtir. Basınç farkı şu şekilde hesaplanır: ΔP = 0,5 ρ (v_üst² - v_alt²). Bu formülde, v_üst kanat üst yüzeyindeki hızı, v_alt ise kanat alt yüzeyindeki hızı temsil eder. Kaldırma kuvvetinin genel formülü ise şu şekildedir: L = C_L × 0,5 × ρ × V² × S. Bu formülde: L kaldırma kuvvetini; C_L kaldırma katsayısını (kanat profilinin aerodinamik verimliliğine bağlıdır); ρ havanın yoğunluğunu; V uçağın hızını; S ise kanat yüzeyi alanını ifade eder. Bernoulli prensibine göre kaldırma kuvveti, kanat üzerindeki basınç farkı ile ilişkilidir ve bu formüldeki faktörler kaldırma kuvvetinin büyüklüğünü belirler. Bernoulli prensibine göre kaldırma kuvveti hesaplanırken, viskoz etkiler, basınç kayıpları veya pompalar gibi mekanik elemanlar içeren sistemlerin sınırlamalarının göz önünde bulundurulması gerekir. Daha detaylı bilgi ve hesaplama için bir uzmana danışılması önerilir.

Arşimet ilkesinin ispatı için aşağıdaki adımlar izlenebilir: 1. Deney Düzeneği Kurma: Silindirik nesneler kullanılarak bir deney düzeneği oluşturulur. 2. Cismin Yer Değiştirdiği Sıvının Hacminin Ölçülmesi: Cisim sıvıya daldırıldığında, yer değiştiren sıvının hacmi ölçülür. 3. Kaldırma Kuvvetinin Hesaplanması: Cisme etki eden kaldırma kuvveti, cismin yer değiştirdiği sıvının ağırlığına eşit olacak şekilde hesaplanır. 4. Formülün Kanıtlanması: Arşimet ilkesi formülü olan Fkaldırma = Vbatansıvıg formülü kullanılarak, kaldırma kuvvetinin cismin batan hacmine, sıvının yoğunluğuna ve yerçekimi ivmesine bağlı olduğu gösterilir. Arşimet ilkesi, aynı zamanda bir hamamda yıkanırken suyun kaldırma kuvvetini fark ettiği iddia edilen olayla da ilişkilendirilir. Arşimet ilkesinin daha detaylı ve matematiksel kanıtları için fizikdersi.gen.tr gibi kaynaklar incelenebilir.

Kesit alanı farklı olan borularda akışkanların hızları şu şekilde değişir: Kesit alanı daraldıkça akışkanın hızı artar. Kesit alanı genişledikçe akışkanın hızı azalır. Bu durum, kesit alanı değişse dahi birim alandan geçen akışkan hacminin değişmemesi ve hızın buna bağlı olarak değişmesi nedeniyle gerçekleşir.

Deplasman eğrisi farklı bağlamlarda farklı anlamlara gelebilir: Denizcilikte deplasman eğrisi, sephiye eğrisi olarak da bilinir ve Arşimet prensibine göre, bir sıvı içerisine batmış bir cisme, sıvı içerisine batmış kısmının hacmine eşit hacimdeki sıvının ağırlığına eşit bir kuvvetle aşağıdan yukarıya doğru uygulanan kuvveti ifade eder. Yük deplasman eğrisi, anahtarlar, düğmeler, kopçalar ve elastikiyete sahip nesneleri test etmek için kullanılan bir ölçüm aletinin doğrusal bir görüntüsüdür. Yer değiştirme spektrumu, belirli bir yer hareketi etkisinde, sabit bir sönüm oranı için, periyotları farklı tek serbestlik dereceli sistemlerin yapacağı en büyük yer değiştirme değerlerini gösterir. Betonarme kolonların yük-deplasman eğrisi, iki eksenli eğilme ve eksenel yüke maruz betonarme kolonların yük-deplasman eğrilerini belirlemek için kullanılan bir yöntemdir.

Parabolik tümsek engelde yansıma, doğrusal dalgaların tümsek bir yüzeye çarpıp, engelin arkasındaki bir noktadan geliyormuş gibi yansımasıdır. Tümsek engel ile odak noktası arasında bir nokta oluşur ve dairesel dalgalar, bu noktadan geliyormuş gibi yayılır. Bu fiziksel olay, ışığın tümsek aynalardan yansımasıyla yakından ilişkilidir.

Yağmur damlalarının 5 mm olmasının nedeni, hava moleküllerinin oluşturduğu sürtünme kuvvetidir. Yağmur damlaları kütleçekim etkisiyle yere doğru düşerken, üzerlerine etki eden kütleçekim kuvveti ile hava moleküllerinin oluşturduğu sürtünme kuvveti dengelendiğinde, yağmur damlası sabit bir hızla hareket etmeye başlar. Ayrıca, damla çapı 6 mm'den büyük olduğunda sürtünme direnci artar ve damla parçalanır.

Ters basınç etkisi, akış yönünde statik basıncın artması sonucu oluşur. Ters basınç etkisinin bazı sonuçları: Sınır tabakasının ayrılması. Kinetik enerjinin azalması. Ters basınç etkisi, özellikle aerodinamikte önemli bir faktördür; sınır tabakasının ayrılması, yüzeydeki basınç dağılımını ve dolayısıyla kaldırma ile sürükleme özelliklerini değiştirir.

Bernoulli'nin üç kuralı olarak belirtilen bir kural bulunmamaktadır. Ancak, Bernoulli ilkesiyle ilgili bazı temel bilgiler şunlardır: Bernoulli İlkesi: Bir akışkanın hızı arttıkça basıncının düştüğünü, hızı azaldıkça ise basıncının arttığını ifade eder. Bernoulli Denklemi: Akışkanın farklı noktalarındaki toplam enerjinin (basınç, hız ve yükseklik) sabit olduğunu belirtir. Bernoulli Üçgeni: Pascal Üçgeni’ndeki binom katsayılarının kısmi toplamlarını gösteren özel bir üçgensel dizidir.

Pipet ile suya üflendiğinde baloncukların oluşmasının sebebi, suyun içinde bir gazın (genellikle hava) sıkışmasıdır. Baloncukların oluşmasının diğer sebepleri ise şu şekildedir: Yüzey gerilimi. Elastikiyet. Baloncukların suyun yüzeyine doğru yükselmesinin sebebi ise, baloncukların içindeki havanın, çevresindeki sıvıdan daha hafif olmasıdır.

U borularında sıvılar, farklı özkütlelere sahip oldukları için farklı seviyelerde durur. U borusuna birbiri ile karışmayan iki tür sıvı konulduğunda, denge durumunda kollardaki sıvı yükseklikleri farklı olur. Ayrıca, U borusunda sıvı yükseklikleri her kolda eşit olduğundan, tabandaki her noktada sıvı basıncının büyüklüğü birbirine eşittir.

Kapilarite, sıvıların dar boru veya tüp gibi ince ve kapalı alanlarda yükselme veya alçalma yeteneğini ifade eden bir fiziksel olgudur. Bu olgu, yüzey gerilimi, kohezyon (sıvı moleküllerinin birbirine olan çekimi) ve adhezyon (sıvı moleküllerinin katı yüzeylere olan çekimi) kuvvetlerinin etkileşimi ile gerçekleşir. Kapilarite, çeşitli alanlarda önemli bir rol oynar: Bitki biyolojisi. İnşaat mühendisliği. Kimya. Ayrıca, toprak profilinde suyun yerçekimine zıt yönde yükselmesi de kapilarite olarak adlandırılır.

Basınç çeşitleri şu şekilde sınıflandırılabilir: Termik basınç: Sıcaklık nedeniyle oluşan basınç değişimleridir. Dinamik basınç: Dünya'nın dönüşü nedeniyle hava kütlelerinin sapması sonucu oluşan basınçtır. Katı basıncı: Katıların bulundukları yüzeye uyguladıkları basınçtır. Sıvı basıncı: Sıvıların ağırlıkları nedeniyle bulundukları kabın tabanına ve yan yüzeylerine uyguladıkları basınçtır. Gaz basıncı: Gazların temas ettiği tüm cisimlere uyguladığı basınçtır. Ayrıca, basınç mutlak basınç ve manometrik (gösterge) basınç olarak da sınıflandırılabilir.