9. Sınıf Fizik: Basınç ve Kaldırma Kuvveti
📌 Katı Basıncı
Katı basıncı, bir katı cismin yüzeye uyguladığı dik kuvvettir. Basınç, kuvvetin uygulanma alanına bağlıdır. Kuvvet arttıkça basınç artar, yüzey alanı arttıkça basınç azalır.
- Basınç (\(P\)) birimi Pascal (\(Pa\)) veya \(N/m^2\) 'dir.
- Kuvvet (\(F\)) birimi Newton (\(N\))'dur.
- Yüzey Alanı (\(A\)) birimi \(m^2\) 'dir.
Formül: \(P = \frac{F}{A}\)
💡 Sıvı Basıncı
Sıvı basıncı, sıvının derinliğine, yoğunluğuna ve yerçekimi ivmesine bağlıdır. Sıvı basıncı, kabın şekline veya hacmine bağlı değildir.
- Derinlik (\(h\)) arttıkça sıvı basıncı artar.
- Sıvı yoğunluğu (\( ho\)) arttıkça sıvı basıncı artar.
- Yerçekimi ivmesi (\(g\)) arttıkça sıvı basıncı artar.
Formül: \(P_{sıvı} = h \cdot \rho \cdot g\)
Bir kaptaki \(A\) yüzeyine etki eden sıvı basınç kuvveti: \(F_{basınç} = P_{sıvı} \cdot A = h \cdot \rho \cdot g \cdot A\)
🚀 Askıda Kalma, Batma ve Yüzme
Bir cismin sıvı içindeki durumunu belirleyen temel etken, cismin yoğunluğu ile sıvının yoğunluğunun karşılaştırılmasıdır.
- Yüzme: Cismin yoğunluğu, sıvının yoğunluğundan küçük ise cisim yüzer. Bu durumda cismin ağırlığı, kaldırma kuvvetine eşittir (\(F_g = F_{kaldırma}\)).
- Askıda Kalma: Cismin yoğunluğu, sıvının yoğunluğuna eşit ise cisim sıvının içinde herhangi bir derinlikte askıda kalır. Cismin ağırlığı, kaldırma kuvvetine eşittir (\(F_g = F_{kaldırma}\)).
- Batma: Cismin yoğunluğu, sıvının yoğunluğundan büyük ise cisim dibe batar. Bu durumda cismin ağırlığı, kaldırma kuvvetinden büyüktür (\(F_g > F_{kaldırma}\)).
💡 Kaldırma Kuvveti (Arşimet Prensibi)
Bir cismin sıvı içine daldırıldığında, cismin batan hacmi kadar sıvının yerini değiştirmesiyle oluşan kuvvettir. Kaldırma kuvveti, yerini değiştirilen sıvının ağırlığına eşittir.
Formül: \(F_{kaldırma} = V_{batan} \cdot ho_{sıvı} \cdot g\)
Önemli Not: Bir cismin yüzmesi, askıda kalması veya batması, cismin toplam yoğunluğu ile sıvının yoğunluğuna bağlıdır. Cismin şekli veya kütlesi, bu durumu doğrudan etkilemez; ancak cismin batan hacmini değiştirerek kaldırma kuvvetini etkileyebilir.
✍️ Çözümlü Örnek Sorular
Örnek 1: Katı Basıncı
Şekildeki \(2\) kg kütleli ve \(10\) \(cm^2\) yüzey alanına sahip küp, yatay zemine konulmuştur. Buna göre zemine uyguladığı basıncı hesaplayınız. (\(g = 10\) \(m/s^2\))
Çözüm:
Kürenin kütlesi \(m = 2\) kg.
Ağırlığı \(F_g = m \cdot g = 2 \text{ kg} \cdot 10 \text{ m/s}^2 = 20\) \(N\).
Yüzey alanı \(A = 10\) \(cm^2 = 10 \times 10^{-4}\) \(m^2\).
Basınç \(P = \frac{F_g}{A} = \frac{20 \text{ N}}{10 \times 10^{-4} \text{ m}^2} = \frac{20}{10^{-3}}\) \(Pa = 20000\) \(Pa = 20\) \(kPa\).
Örnek 2: Sıvı Basıncı ve Kaldırma Kuvveti
Derinliği \(20\) cm olan bir kapta, \(0.8\) \(g/cm^3\) yoğunluklu sıvı bulunmaktadır. Kabın tabanındaki sıvı basıncını ve \(100\) \(cm^3\) hacmindeki bir cismin bu sıvıdaki durumunu inceleyiniz. Cismin yoğunluğu \(0.5\) \(g/cm^3\) 'tür. (\(g = 10\) \(m/s^2\))
Çözüm:
Öncelikle birimleri SI birim sistemine çevirelim:
Derinlik \(h = 20\) cm \(=\) \(0.2\) m.
Sıvı yoğunluğu \( ho_{sıvı} = 0.8\) \(g/cm^3 = 800\) \(kg/m^3\).
Cisim yoğunluğu \( ho_{cisim} = 0.5\) \(g/cm^3 = 500\) \(kg/m^3\).
Hacim \(V_{cisim} = 100\) \(cm^3 = 100 \times 10^{-6}\) \(m^3\).
Tabandaki sıvı basıncı: \(P_{taban} = h \cdot ho_{sıvı} \cdot g = 0.2 \text{ m} \cdot 800 \text{ kg/m}^3 \cdot 10 \text{ m/s}^2 = 1600\) \(Pa\).
Cismin yoğunluğu (\( ho_{cisim} = 500\) \(kg/m^3\)), sıvının yoğunluğundan (\( ho_{sıvı} = 800\) \(kg/m^3\)) küçüktür. Bu nedenle cisim yüzecektir.
Cisim yüzeceği için batan hacmi \(V_{batan}\) olacaktır ve cismin ağırlığı kaldırma kuvvetine eşit olacaktır: \(F_g = F_{kaldırma}\).
\(m_{cisim} \cdot g = V_{batan} \cdot ho_{sıvı} \cdot g\)
\(V_{cisim} \cdot ho_{cisim} \cdot g = V_{batan} \cdot ho_{sıvı} \cdot g\)
\(100 \text{ cm}^3 \cdot 0.5 \text{ g/cm}^3 = V_{batan} \cdot 0.8 \text{ g/cm}^3\)
\(50 \text{ g} = V_{batan} \cdot 0.8 \text{ g/cm}^3\)
\(V_{batan} = \frac{50}{0.8} = 62.5\) \(cm^3\).
Yani cismin \(62.5\) \(cm^3\) 'lük hacmi sıvıya batacaktır.
Bir öğrenci, yüzey alanları \( A_1 \) ve \( A_2 \) olan iki farklı cismi, birbirine eşit ağırlıkta olan \( F \) kuvveti ile yatay bir zemine uyguluyor. Cisimlerin zemine uyguladığı basınçlar \( P_1 \) ve \( P_2 \) olduğuna göre, basınçlar arasındaki ilişki nasıldır?
\( A_1 > A_2 \)
B) \( P_2 > P_1 \)
C) \( P_1 = P_2 \)
D) \( P_1 \cdot P_2 = F \)
E) \( P_1 / P_2 = A_1 / A_2 \)
Ağırlığı \( G \) olan bir küp, yatay bir zemine konulmuştur. Küpün zemine temas eden yüzeyinin alanı \( A \) olduğuna göre, zemine uyguladığı basınç kaç \( P \) olur?
\( P = \frac{G}{A} \)
B) \( 2P \)
C) \( \frac{P}{2} \)
D) \( G \cdot A \)
E) \( \frac{A}{G} \)
Bir marangoz, kalınlığı sabit olan bir tahta parçasını keserek ikiye ayırıyor. İlk durumda tahta parçasının zemine uyguladığı basınç \( P_1 \) iken, ikiye ayrıldıktan sonra oluşan parçalardan birinin zemine uyguladığı basınç \( P_2 \) oluyor. Parçaların zemine temas eden yüzey alanları ilk duruma göre değişmediğine göre, basınçlar arasındaki ilişki nasıldır?
A) \( P_2 = 2 P_1 \)B) \( P_1 = 2 P_2 \)
C) \( P_1 = P_2 \)
D) \( P_2 = \frac{P_1}{2} \)
E) \( P_1 = \frac{P_2}{2} \)
Bir inşaat işçisi, elindeki tuğlayı düz bir zemine bırakıyor. Tuğlanın ağırlığı \( 10 \, N \) ve zemine temas eden yüzey alanı \( 0.02 \, m^2 \) olduğuna göre, tuğlanın zemine uyguladığı basınç kaç Pascal'dır?
\( P = \frac{F}{A} \)
B) \( 100 \, Pa \)
C) \( 200 \, Pa \)
D) \( 500 \, Pa \)
E) \( 1000 \, Pa \)
İki özdeş tuğladan biri, diğerinin üzerine konularak zemine bırakılıyor. İlk durumda tek tuğlanın zemine uyguladığı basınç \( P \) olduğuna göre, iki tuğlanın üst üste konulmasıyla oluşan sistemin zemine uyguladığı basınç kaç \( P \) olur?
A) \( P \)B) \( 2P \)
C) \( \frac{P}{2} \)
D) \( 4P \)
E) \( \frac{P}{4} \)
Derinliği \( h \) olan bir kapta bulunan sıvının yüzeye uyguladığı basınç aşağıdakilerden hangisine eşittir? ( \( d \) \(=\) sıvının öz kütlesi, \( g \) \(=\) yerçekimi ivmesi)
A) \( d \cdot g \cdot h \)B) \( d \cdot h \)
C) \( g \cdot h \)
D) \( d \cdot g \)
E) \( d + g + h \)
Birbirine karışmayan özkütleleri farklı \( d_1 \) ve \( d_2 \) sıvılarının bulunduğu şekildeki kapta, K ve L noktalarındaki sıvı basınçları \( P_K \) ve \( P_L \) dir. \( d_1 > d_2 \) olduğuna göre, \( P_K \) ile \( P_L \) arasındaki ilişki nedir? ( \( h_1 \) ve \( h_2 \) yükseklikleri verilmiştir.)
![Soru görseli buraya gelecek, ancak metin tabanlı olduğu için temsili olarak belirtilmiştir.]
B) \( P_K < P_L \)
C) \( P_K = P_L \)
D) \( P_K = 2 P_L \)
E) \( P_K = P_L / 2 \)
Bir kaptaki suyun derinliği 2 metre, öz kütlesi \( 1000 \, kg/m^3 \) ve yerçekimi ivmesi \( g = 10 \, N/kg \) olarak verilmiştir. Suyun kabın tabanına uyguladığı basınç kaç Pascal'dır?
A) \( 1000 \) PaB) \( 2000 \) Pa
C) \( 10000 \) Pa
D) \( 20000 \) Pa
E) \( 5000 \) Pa
Şekildeki U borusunun bir kolunda \( d_1 \) öz kütleli sıvı, diğer kolunda ise \( d_2 \) öz kütleli sıvı bulunmaktadır. Sıvıların denge durumunda, \( h_1 \) ve \( h_2 \) yükseklikleri şekilde gösterilmiştir. \( d_1 = 2 \, d_2 \) olduğuna göre, \( h_1 \) ve \( h_2 \) arasındaki ilişki nedir?
![Soru görseli buraya gelecek, ancak metin tabanlı olduğu için temsili olarak belirtilmiştir.]
B) \( h_1 = 2 h_2 \)
C) \( h_2 = 2 h_1 \)
D) \( h_1 = 4 h_2 \)
E) \( h_2 = 4 h_1 \)
Birbirine karışmayan \( d_1 \) ve \( d_2 \) öz kütleli sıvılarla dolu kapta, K ve L noktalarındaki sıvı basınçları eşittir. \( h_1 \) ve \( h_2 \) yükseklikleri şekilde gösterilmiştir. \( d_1 = 3 \, g/cm^3 \) ve \( d_2 = 2 \, g/cm^3 \) olduğuna göre, \( h_1 \) / \( h_2 \) oranı kaçtır?
A) \( \frac{2}{3} \)B) \( \frac{3}{2} \)
C) \( 1 \)
D) \( \frac{1}{3} \)
E) \( \frac{1}{2} \)
Bir cismin yüzme veya batma durumu, yoğunluklara bağlıdır. Bir A cisminin yoğunluğu \( \rho_A \) ve bir sıvı içerisindeki yoğunluğu \( \rho_s \) olsun. Eğer \( \rho_A < \rho_s \) ise, cisim sıvı içerisinde nasıl bir davranış sergiler?
A) Tamamen batar.B) Yüzeyin bir kısmını dışarıda bırakarak yüzer.
C) Sıvının içinde askıda kalır (ne yüzer ne de batar).
D) Sıvının dibine çöker.
E) Yoğunluğa bağlı olmaksızın her zaman yüzer.
Bir gemi, yapıldığı metalin yoğunluğundan daha az yoğun bir ortalama yoğunluğa sahip olacak şekilde tasarlanır. Bu, geminin hangi prensibe göre yüzmesini sağlar?
A) Newton'un Hareket YasalarıB) Enerjinin Korunumu
C) Arşimet Prensibi
D) Pascal Prensibi
E) Bernoulli Prensibi
Bir buz parçası suya bırakıldığında, suyun üzerinde yüzer. Bu durum, buzun su içindeki davranışını belirleyen temel fiziksel ilke ile açıklanır. Bu ilkenin adı nedir?
A) Sürtünme KuvvetiB) Yerçekimi Kuvveti
C) Yüzey Gerilimi
D) Arşimet Prensibi
E) Eylemsizlik Prensibi
Bir cisim bir sıvı içinde dengede duruyorsa, yani ne batıyor ne de yüzüyor ise, bu duruma "askıda kalma" denir. Bir cismin bir sıvıda askıda kalabilmesi için hangi koşulun sağlanması gerekir?
A) Cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğundan büyük olmalıdır.B) Cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğundan küçük olmalıdır.
C) Cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğuna eşit olmalıdır.
D) Cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğundan bağımsız olmalıdır.
E) Cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğundan çok daha büyük olmalıdır.
Bir teknenin su üzerindeki seviyesini gösteren çizgiye "su hattı" denir. Tekneye daha fazla yük konulduğunda su hattı ne olur?
A) Yükselir.B) Alçalır.
C) Değişmez.
D) Teknenin şekline bağlı olarak değişir.
E) Suyun sıcaklığına bağlı olarak değişir.
Bir cismin yoğunluğu, kütlesinin hacmine oranı olarak tanımlanır. Eğer bir cismin kütlesi 100 gram ve hacmi 50 santimetreküp ise, bu cismin yoğunluğu kaç g/cm³ olur?
A) \( 0.5 \)B) \( 1 \)
C) \( 2 \)
D) \( 50 \)
E) \( 100 \)
Özdeş iki küre bulunmaktadır. Birinci kürenin kütlesi 2 kg ve hacmi 1 litredir. İkinci kürenin kütlesi 4 kg ve hacmi 2 litredir. Bu kürelerin öz kütleleri oranı kaçtır?
A) \( \frac{1}{2} \)B) \( 1 \)
C) \( 2 \)
D) \( \frac{3}{2} \)
E) \( \frac{1}{4} \)
Su dolu bir kap içinde bir taş bırakıldığında, taşın tamamı dibe batıyor. Bu durum, taşın yoğunluğu ile ilgili bize ne söyler?
A) Taşın yoğunluğu suyun yoğunluğundan küçüktür.B) Taşın yoğunluğu suyun yoğunluğuna eşittir.
C) Taşın yoğunluğu suyun yoğunluğundan büyüktür.
D) Taşın hacmi suyun hacminden büyüktür.
E) Taşın kütlesi suyun kütlesinden küçüktür.
Birbirine karışmayan ve öz kütleleri birbirinden farklı olan K, L ve M sıvıları, büyük bir kap içerisine sırasıyla konulduğunda aşağıdaki gibi bir durum oluşmaktadır: K en üstte, L ortada ve M en altta kalmaktadır. Bu sıvıların öz kütleleri arasındaki ilişki nasıldır?
A) \( \rho_K < \rho_L < \rho_M \)B) \( \rho_K > \rho_L > \rho_M \)
C) \( \rho_L < \rho_K < \rho_M \)
D) \( \rho_M < \rho_L < \rho_K \)
E) \( \rho_K = \rho_L = \rho_M \)
Bir geminin yüzer durumdaki kısmının hacmi 100 m³ ve geminin toplam kütlesi 500 ton ise, geminin suya uyguladığı kaldırma kuvveti kaç Newton'dur? (Suyun öz kütlesi \( 1000 \, \text{kg/m}^3 \) ve \( g = 10 \, \text{m/s}^2 \) olarak alınacaktır.)
A) \( 5 \times 10^5 \)B) \( 1 \times 10^6 \)
C) \( 5 \times 10^6 \)
D) \( 1 \times 10^7 \)
E) \( 5 \times 10^7 \)
Bir gemi, yapıldığı malzemelerin ortalama yoğunluğu sudan az olduğu için yüzer. Bir geminin yoğunluğu \( \rho_{gemi} \) ve suyun yoğunluğu \( \rho_{su} \) olmak üzere, geminin yüzmesi için aşağıdaki koşullardan hangisi doğru olmalıdır?
A) \( \rho_{gemi} > \rho_{su} \)B) \( \rho_{gemi} = \rho_{su} \)
C) \( \rho_{gemi} < \rho_{su} \)
D) \( \rho_{gemi} \ge \rho_{su} \)
E) \( \rho_{gemi} \le \rho_{su} \)
Bir cisim suya bırakıldığında, cismin batan kısmının hacmi \( V_{batan} \) ve cismin toplam hacmi \( V_{cisim} \) olsun. Cismin yoğunluğu \( \rho_{cisim} \) ve suyun yoğunluğu \( \rho_{su} \) ise, cismin batan hacminin toplam hacmine oranı (yani \( V_{batan} / V_{cisim} \)) neye eşittir?
A) \( \rho_{su} / \rho_{cisim} \)B) \( \rho_{cisim} / \rho_{su} \)
C) \( 1 - (\rho_{cisim} / \rho_{su}) \)
D) \( 1 - (\rho_{su} / \rho_{cisim}) \)
E) \( \rho_{cisim} \cdot \rho_{su} \)
Cevap Anahtarı ve Detaylı Çözümler İçin QR Kodu Okutun
https://yazili.eokultv.com/test/4196-9-sinif-kati-basinci-sivi-basinci-askida-kalma-batma-ve-yuzme-test-coz-9abz