U borusu, iki kolu atmosfere açık olan ve içinde sıvı bulunan bir borudur. U borusu, atmosfer basıncını veya kapalı bir kaptaki gaz basıncını ölçmek için kullanılabilir.
Her iki kolu atmosfere açık olan şekildeki U borusunda, kolların kesit alanları farklı olmasına rağmen sıvı seviyesi neden eşit olur? Bunun için şu açıklamayı yapabiliriz:
-
U borusunun her iki koluna da aynı atmosfer basıncı uygulanır. Bu basınç, sıvının yüzeyine dik olarak etki eder.
-
Sıvının yüzeyinden aynı derinlikteki noktalarda, sıvının basıncı da aynıdır. Bu basınç, sıvının yoğunluğu ve derinliği ile doğru orantılıdır.
-
U borusunun her iki kolundaki sıvının yüzeyinden aynı derinlikteki noktalar arasında, sıvının basınç farkı yoktur. Bu durumda, hidrostatik denge denilen bir durum söz konusudur.
-
Hidrostatik denge, sıvının yatay yönde hareket etmemesi anlamına gelir. Yani, sıvının bir kolundan diğer koluna akış olmaz.
-
Bu nedenle, U borusunun her iki kolunda da sıvının seviyesi eşit olur. Bu seviye, atmosfer basıncına bağlıdır. Atmosfer basıncı arttığında, sıvının seviyesi de artar; azaldığında ise seviye düşer.
Bu açıklamayla birlikte, aşağıdaki şekli de inceleyebilirsiniz:
Şekilde görüldüğü gibi, U borusunun her iki kolunda da sıvının seviyesi eşittir (h). A ve B noktalarında atmosfer basıncı P 0 , C ve D noktalarında ise sıvının basıncı P 0 + ρgh’dir. Burada ρ sıvının yoğunluğu, g yerçekimi ivmesi ve h sıvının yüksekliğidir. A ve C noktalarındaki basınçlar eşit olduğu gibi, B ve D noktalarındaki basınçlar da eşittir. Bu durumda, P 0 + ρgh = P 0 + ρgh eşitliği geçerlidir. Bu eşitlikten de h değerinin kolların kesit alanlarına bağlı olmadığı görülür.
