Akışkanlar Mekaniği Ders Notları (Makina Müh. Böl.)


GÜNERHAN H.

Ders Notu, ss.210, 2015

  • Basım Tarihi: 2015
  • Sayfa Sayıları: ss.210

Özet

Maddeye etkiyen kuvvetleri ve maddenin hareketini inceleyen mekanik bilimi, katılar mekaniği ve akışkanlar mekaniği olarak ikiye ayrılır. Katı cisimlerin molekülleri arasında güçlü bağlar olduğu için bu cisimler, etkisi altında oldukları gerilmelerin elastiklik sınırı olarak bilinen değerine kadar elastik, daha sonra plastik şekil değiştirmeye uğrar ve gerilme kopma sınırına ulaşınca koparlar. Elastiklik ve kopma sınırı her cisim için farklı değerdedir. Hava ve su gibi cisimler, dış etkenlerin etkisiyle uğradıkları küçük bir kayma gerilmesinin etkisiyle bile, gerilme etkilediği sürece sürekli ve sınırsız şekil değiştirirler. Böyle cisimlere akışkan denir. Katı cisimlere kıyasla akışkan, elastiklik sınırı sıfır ve kopma limiti sınırı sonsuz olan bir cisim olarak nitelendirilebilir. Akışkanlar, basınç altında hacim değiştirmeleri açısından sıvılar ve gazlar olarak ikiye ayrılırlar. Sıvılardaki moleküllerin çekim kuvvetleri, gazlara kıyasla daha fazla olduğu için, basınç etkisiyle hacimleri güçlükle değişir. Sıvı molekülleri arasındaki çekim kuvvetleri, sıvı-gaz molekülleri arasındaki çekim kuvvetlerinden daha büyük olduğu için, gaz ortamlarla karışmazlar. Gazların molekülleri arasındaki zayıf çekim kuvvetleri nedeniyle hacimleri kolayca değişir. Örneğin, gazlar içine konuldukları kabın hacmine bağlı olmadan kabın içini tamamen doldururlar.
Akışkanlar mekaniği, uygulamalı mekaniğin bir dalı olup sıvıların ve gazların statiği ve dinamiği ile ilgilidir. Akışkanlar mekaniği, akışkan hareketlerini ve bu hareketleri yaratan ya da bu hareketler sonucunda ortaya çıkan hız, basınç, kuvvet, enerji ve bunun gibi fiziksel etkileri inceler. Akışkanlar mekaniği üç ana bölüme ayrılır:

1.Duran akışkanların incelendiği hidrostatik,
2.Kuvvetleri göz önüne almadan hız, ivme gibi büyüklüklerin incelendiği kinematik,
3.Hareketin oluşumunun etkiyen kuvvetlerle birlikte incelendiği hidrodinamik.

Akışkanlar mekaniğinde problemlerin çözümünde kuramsal ve deneysel yöntemler kullanılır. Kuramsal yöntemlerle incelenen fiziksel olayın uyduğu genel fizik yasalarının matematik ifadeleri bulunur ve elde edilen denklemler sınır koşullarına göre çözülür. Olayın benzeri, deneysel yöntemlerle laboratuvarda yapılan fiziksel modelde incelenerek, aranan büyüklüğün saptanmasına çalışılır. Bu açıklamalardan da anlaşılacağı gibi, akışkanlar mekaniğinde problemlerin çözümünde başlangıçta kuramsal çalışmalara dayalı bir matematik model kurulur. Bu model, incelenen olayın fiziksel oluşumuna uygun kabuller yapılarak basitleştirilir ve çözülür.