Sizə danışacağımız təcrübə təbiətin insanlara əs dərsidir: Həmişə böyük həcm əsas prinsip kimi çıxış etmir.

Paskalın adı ilə əlaqələndirilən bu məşhur təcrübənin əsas ideyası sadədir: böyük qüvvə yaratmaq üçün həmişə böyük həcmdə maddəyə ehtiyac yoxdur.

Bəzən hündürlüyü kifayət qədər olan nazik su sütunu möhkəm konstruksiyaya ciddi təsir göstərməyə qadirdir. Çünki təbiət hadisələri bizim gündəlik təsəvvürlərimizə deyil, fizika qanunlarına tabedir.

Nazik borudakı suyun yaratdığı təzyiq, hidravlik preslərin iş prinsipi və çoxmərtəbəli binalardakı su sistemləri eyni fundamental qanunlarla izah olunur.

Bəzən bir qab suyun gücü onun miqdarında deyil, hansı hündürlükdən və hansı şəraitdə təzyiq yaratmasındadır.

Bir təcrübə və inanılmaz nəticə

1648-ci ildə fransız alimi Blez Paskal mayelərin təzyiqi ilə bağlı məşhur bir təcrübə nümayiş etdirdi. Bu təcrübə o dövrün insanlarına az qala sehr kimi görünürdü.

Təsəvvür edin: meydanın ortasında qalın dəmir halqalarla möhkəmləndirilmiş, möhkəm palıd taxtalardan hazırlanmış nəhəng bir çəllək dayanır. Belə çəlləklərdə illərlə onlarla vedrə şərab saxlanılır, onların möhkəmliyinə heç kim şübhə etmirdi.

Çəllək ağzınadək su ilə doldurulur, qapağı möhkəm bağlanaraq suyun kənara sızmasının qarşısı alınır. Sonra qapaqdakı kiçik dəliyə uzun, nazik şüşə boru yerləşdirilir. Boru binanın fasadı boyunca yuxarı, təxminən üçüncü mərtəbənin hündürlüyünə qədər uzadılır.

İlk baxışdan burada təhlükəli heç nə yox idi. Çəllək su ilə dolu idi, şüşə boru isə olduqca nazik görünürdü. Bir neçə litr su bu qədər möhkəm taxta çəlləyə nə edə bilərdi ki?

Lakin Paskalın təcrübəsinin məqsədi məhz bu sualın cavabını göstərmək idi.

Cəmi bir neçə litr su…

Alim binanın yuxarısına qalxaraq nazik boruya su tökməyə başlayır. Su boru boyunca yüksəlir və nəhayət, təxminən 10 metr hündürlüyə çatır.

Təcrübənin təsvirlərində vurğulanan əsas məqam budur: çəlləyə əlavə olunan suyun miqdarı çox az olsa da, onun yaratdığı təzyiq gözlənilməz nəticəyə gətirib çıxarır.

Bir anda çəlləyin taxta hissələrində çatlar əmələ gəlir. Su aralıqlardan çölə fışqırır, möhkəm konstruksiya isə daxildən yaranan təzyiqə tab gətirə bilmir.

İlk baxışdan paradoksal görünür: cəmi bir neçə litr su böyük və möhkəm palıd çəlləyini zədələyə bilir!

Ancaq bu hadisəni izah edən heç bir sehr yoxdur. Burada təbiətin fundamental qanunlarından biri — mayelərdə hidrostatik təzyiq qanunu işləyir.

Nazik boru necə böyük qüvvə yaradır?

Gündəlik həyatda əşyaların gücünü çox vaxt onların çəkisi və ölçüsü ilə əlaqələndiririk. Böyük bir çəlləyin yalnız az miqdarda su ilə zədələnməsi buna görə bizə qəribə görünür.

Lakin mayenin yaratdığı hidrostatik təzyiq onun ümumi həcmi ilə deyil, əsasən maye sütununun hündürlüyü və sıxlığı ilə müəyyən olunur.

Düstur çox sadədir:

[p=\rho gh]

Burada:

– \(p\) — mayenin yaratdığı hidrostatik təzyiq;

– \(\rho\) — mayenin sıxlığı;

– \(g\) — sərbəstdüşmə təcili;

– \(h\) — maye sütununun hündürlüyüdür.

Su sütununun hündürlüyü 10 metr olduqda, onun aşağı hissəsində təxminən 98 000 paskal, yəni 0,98 bar əlavə təzyiq yaranır. Bu, təxminən bir atmosferə bərabərdir.

Başqa sözlə, nazik boruda olan suyun miqdarı az olsa da, borudakı su sütununun hündürlüyü böyük təzyiq yaratmağa kifayət edir. Bəs bu təzyiq çəlləyi necə dağıdır?

Təzyiq və qüvvə arasındakı fərq

Paskalın qanununa əsasən, qapalı mayeyə tətbiq edilən təzyiq bütün istiqamətlərdə ötürülür. Buna görə də su yalnız çəlləyin dibinə deyil, onun daxili divarlarına da təzyiq göstərir.

Əgər təzyiq təxminən 100 000 paskaldırsa və çəlləyin müəyyən hissəsinə təsir edən səthin sahəsi 1 kvadratmetrdirsə, həmin səthə düşən qüvvənin miqyası 100 000 nyuton ola bilər. Bu, təxminən 10 tonluq cismin ağırlığına uyğun qüvvədir.

Burada mühüm bir məqam var: çəlləyin bütün səthinə təsir edən qüvvələri sadəcə toplayaraq onun üzərinə düşən ümumi yükü hesablamaq olmaz. Təzyiq müxtəlif istiqamətlərdə təsir edir və qüvvələrin istiqaməti də nəzərə alınmalıdır. Çəlləyin dağılmasına səbəb onun divarlarında yaranan gərginliyin materialın möhkəmlik həddini aşmasıdır.

Beləliklə, nazik şüşə boru çəlləyə böyük miqdarda su ötürmədən də onun daxilində kifayət qədər təzyiq yarada bilər.

Bu qanun gündəlik həyatda harada qarşımıza çıxır?

Hidrostatik təzyiq yalnız tarixi təcrübələrdə müşahidə edilən hadisə deyil. O, su təchizatı sistemlərindən tutmuş istilik xətlərinə və sənaye qurğularına qədər bir çox sahədə mühüm rol oynayır.

Məsələn, çoxmərtəbəli binanın aşağı mərtəbələrindəki su borularında təzyiq yuxarı mərtəbələrə nisbətən daha yüksək ola bilər. Bunun səbəbi su sütununun hündürlüyüdür. Təzyiq artdıqca boruların, birləşmələrin və klapanların möhkəmliyinə olan tələblər də artır.

Məhz buna görə istilik və su təchizatı sistemləri layihələndirilərkən təzyiq, materialların möhkəmliyi və təhlükəsizlik ehtiyatı nəzərə alınır. Sistemlərdə sınaq təzyiqinin tətbiqi də mümkün sızmaları və zəif nöqtələri müəyyən etməyə kömək edir.

Əlbəttə, real sistemlərdə təzyiq yalnız hündürlükdən asılı deyil. Nasoslar, boruların müqaviməti, klapanlar və digər texniki elementlər də nəticəyə təsir göstərir.

Hazırladı: Ağagül Mürsəlov,

KONKRET.az