Akışkanlar Mekaniği #05 | Düzlem Yüzeylere Hidrostatik Kuvvet: Basınç Merkezi, Barajlar ve Kapaklar

Eğitmen: Dr. Süleyman Burak ÇELİK

Geçen derste basıncın derinlikle doğrusal arttığını, Pascal ilkesini, barometreyi ve manometreyi gördük. Bu derste o basıncın bir yüzeye uyguladığı toplam kuvveti ve bu kuvvetin nereye etki ettiğini buluyoruz. Bir deneyle başlıyoruz: tank duvarının dibindeki çelik bir kapak, su yükselip kapağın tepesini geçse de kıpırdamıyor; sonra belli bir seviyede kendiliğinden devriliyor. Neden tam o seviyede? 3D animasyonlarda kapağın açılışını ve bir kanal kapağındaki basınç prizmasını görüyoruz. Her hesap adım adım, hiçbir işlem atlanmadan. Bu derste: - Akışkanlar statiği: durgun akışkanda kayma yok, kuvvet yüzeye dik; atmosfer iki yandan birbirini götürür - Kuvvetin büyüklüğü: ağırlık merkezindeki basınç çarpı alan; akvaryum camına 117720 N, yaklaşık 12 ton - Basınç prizması: hacmi kuvvete eşit; kanal kapağında 29430 N, derinliğin üçte ikisinde - Basınç merkezi: ağırlık merkezinin altında; akvaryum camında 16.7 cm aşağıda, derinleştikçe yaklaşır - Atalet momentleri: dikdörtgen, daire, üçgen, yarım daire; 30 m derinde denizaltı penceresine 37.9 kN - Eğik yüzeyler: düşey derinlik ve eğim boyunca uzaklık; 60 derecelik kapakta 20390 N - Kendiliğinden açılan kapak: su 4 m olunca basınç merkezi menteşeye ulaşır, kuvvet 147 kN; menteşe ortada olsaydı hiç açılmazdı - Yatay yüzeyler ve barajlar: 100 m derin barajda metre başına 49 MN; derinlik iki katına çıkınca kuvvet dört, moment sekiz katına çıkar Bölümler: 0:00 Geçen ders ve bugünün konuları 0:28 Kendiliğinden açılan kapak 0:59 Akışkanlar statiği 1:29 Kuvvetin büyüklüğü 2:32 Basınç prizması 3:52 Basınç merkezi 5:23 Başka şekiller: denizaltı penceresi 6:33 Eğik yüzeyler 7:58 Kapağın sırrı 9:32 Yatay yüzey ve baraj 10:29 Üç tuzak 10:53 Özet ve sıradaki ders Önceki ders: Akışkanlar Mekaniği #4 — Basınç ve Derinlik: Pascal İlkesi, Barometre ve Manometre Sıradaki ders: eğri yüzeylere etki eden hidrostatik kuvvetler, kaldırma kuvveti ve Arşimet ilkesi. Kaynak kitap: Y. A. Çengel, J. M. Cimbala, Fluid Mechanics: Fundamentals and Applications, 3. baskı — Bölüm 3.3–3.4. Örnekler özgündür. Makine, İnşaat, Kimya, Uçak ve Mekatronik Mühendisliği öğrencileri için Akışkanlar Mekaniği serisinin beşinci dersi.