Soru:
Bir aerosol spreyinin çalışma prensibini Bernoulli İlkesi'ni kullanarak açıklayınız. Sprey kutusunun üst kısmında, içerideki sıvıyı yukarı çeken ve dışarı püskürten ince bir tüp (straw) bulunur. Tüpün hemen üzerinde ise havanın hızla geçtiği dar bir nozzle (memelik) vardır. Bu sistemde hava neden sıvıyı yukarı doğru emer ve püskürtür?
Çözüm:
💡 Bu, Bernoulli İlkesi'nin günlük hayattaki en yaygın örneklerinden biridir.
- ➡️ 1. Adım: Sistemin Tanımlanması
Sistemde iki ana bölge vardır:
- A Noktası: Tüpün içinde, sıvının üst yüzeyi. Buradaki hava nispeten durgundur (\(v \approx 0\)).
- B Noktası: Nozzle'dan hızla (\(v > 0\)) çıkan hava akımının olduğu bölge. Tüpün ağzı bu bölgeye açılır.
- ➡️ 2. Adım: Bernoulli İlkesi'nin Uygulanması
Bernoulli İlkesi'ne göre, bir akışkanın hızı arttıkça basıncı azalır. B noktasındaki hava, A noktasındaki havadan çok daha hızlı hareket ettiği için, B noktasındaki basınç (\(P_B\)), A noktasındaki basınçtan (\(P_A\)) daha düşüktür.
Matematiksel olarak: \( P_A + \frac{1}{2}\rho v_A^2 = P_B + \frac{1}{2}\rho v_B^2 \). \(v_A \approx 0\) olduğundan, \( P_A = P_B + \frac{1}{2}\rho v_B^2 \) olur. Bu da \( P_A > P_B \) demektir.
- ➡️ 3. Adım: Sonuç ve Püskürtmenin Açıklanması
A noktası (tüp içi) ile B noktası (nozzle) arasında bir basınç farkı (\(P_A - P_B > 0\)) oluşur. Atmosfer basıncı tüpteki sıvıyı aşağıdan iterken, tüpün ağzındaki bu düşük basınç, sıvıyı yukarı doğru "emer". Sıvı, tüpten yukarı çıkarak hızlı hava akımına karışır ve küçük damlacıklar halinde püskürtülür.
✅ Sonuç: Havanın hızlı aktığı bölgede oluşan düşük basınç, spreyin çalışma mekanizmasının temelini oluşturur.
