Fizik Sınavına Hazırlık Notları: Kaldırma Kuvveti, Hareket, Basınç, Sürtünme Kuvveti
1. Kaldırma Kuvveti (Archimedes Prensibi)
Bir cismin sıvı veya gaz içine daldırıldığında, bu akışkan tarafından cisme uygulanan yukarı yönlü kuvvete kaldırma kuvveti denir.
- Kaldırma kuvveti, cismin batan hacmi ile akışkanın yoğunluğunun çarpımına ve yerçekimi ivmesine bağlıdır.
- Formülü: \(F_k = V_{batan} \cdot d_{akışkan} \cdot g\)
- Eğer cismin yoğunluğu akışkanın yoğunluğundan küçükse cisim yüzer.
- Eğer cismin yoğunluğu akışkanın yoğunluğundan büyükse cisim batar.
- Eğer cismin yoğunluğu akışkanın yoğunluğuna eşitse cisim askıda kalır.
💡 Önemli Not: Kaldırma kuvveti, cismin şekline veya ağırlığına bağlı değildir, sadece batan hacme ve akışkanın yoğunluğuna bağlıdır.
2. Hareket
Bir cismin konumunun zamanla değişmesine hareket denir. Hareket çeşitleri şunlardır:
- Doğrusal Hareket: Düz bir çizgide gerçekleşen hareket.
- Dairesel Hareket: Bir çember yayı boyunca gerçekleşen hareket.
- Titreşim Hareketi: Bir denge noktası etrafında ileri geri hareket.
Temel Kavramlar:
- Konum (\(x\)): Cismin uzaydaki yerini belirten vektör.
- Yer Değiştirme (\(\Delta x\)): Cismin son konumu ile ilk konumu arasındaki vektörel fark. \(\Delta x = x_{son} - x_{ilk}\)
- Hız (\(v\)): Birim zamanda alınan yol. \(v = \frac{\Delta x}{\Delta t}\) (Ortalama hız)
- İvme (\(a\)): Hızın birim zamanda değişim oranı. \(a = \frac{\Delta v}{\Delta t}\)
🚀 Sabit İvmeli Hareket Denklemleri:
- \(v = v_0 + at\)
- \(x = x_0 + v_0 t + \frac{1}{2} at^2\)
- \(v^2 = v_0^2 + 2a(x - x_0)\)
3. Basınç (P)
Bir yüzeye dik olarak etki eden kuvvetin, birim alana düşen miktarına basınç denir.
- Katı cisimlerde basınç: \(P = \frac{F}{A}\) (F: Kuvvet, A: Yüzey alanı)
- Sıvılarda basınç: \(P = h \cdot d \cdot g\) (h: Sıvı derinliği, d: Sıvı yoğunluğu, g: Yerçekimi ivmesi)
- Açık hava basıncı (atmosfer basıncı): Yeryüzüne uygulanan hava tabakasının ağırlığından kaynaklanan basınçtır.
📌 Pascal Prensibi: Kapalı bir kapta bulunan sıvıya uygulanan basınç, sıvıların her noktasına eşit olarak iletilir.
4. Sürtünme Kuvveti (\(F_s\))
İki yüzey birbirine temas ettiğinde, hareketleri veya hareket etme eğilimlerini engelleyen kuvvettir.
- Statik Sürtünme Kuvveti (\(F_{s,statik}\)): Cisim hareket etmiyorken etki eden sürtünme kuvveti. Maksimum değeri \(F_{s,max} = \mu_s \cdot N\) ile bulunur (\(\mu_s\): statik sürtünme katsayısı, N: yüzeyin normal kuvveti).
- Kinetik Sürtünme Kuvveti (\(F_{s,kinetik}\)): Cisim hareket halindeyken etki eden sürtünme kuvveti. Değeri \(F_{s,kinetik} = \mu_k \cdot N\) ile bulunur (\(\mu_k\): kinetik sürtünme katsayısı). Genellikle \(\mu_k < \mu_s\) olur.
💡 Sürtünme kuvveti, yüzeylerin cinsine, temas eden yüzeylerin alanına (bazı durumlarda) ve yüzeylere dik olan kuvvete bağlıdır.
✍️ Çözümlü Örnek Sorular
Örnek 1: Kaldırma Kuvveti
Soru: Hacminin yarısı suya batmış \(100 \text{ cm}^3\) hacmindeki bir cismin üzerine etki eden kaldırma kuvveti nedir? (Suyun yoğunluğu \(1 \text{ g/cm}^3\), \(g = 10 \text{ m/s}^2\))
Çözüm:
Cismin batan hacmi, toplam hacminin yarısıdır: \(V_{batan} = \frac{100 \text{ cm}^3}{2} = 50 \text{ cm}^3\).
Kaldırma kuvveti formülü: \(F_k = V_{batan} \cdot d_{su} \cdot g\). Birimleri tutarlı hale getirelim. Hacmi metreküpe çevirelim: \(50 \text{ cm}^3 = 50 \times 10^{-6} \text{ m}^3\). Suyun yoğunluğunu kg/m³'e çevirelim: \(1 \text{ g/cm}^3 = 1000 \text{ kg/m}^3\).
\(F_k = (50 \times 10^{-6} \text{ m}^3) \cdot (1000 \text{ kg/m}^3) \cdot (10 \text{ m/s}^2)\)
\(F_k = 0.5 \text{ N}\)
Cevap: Cismin üzerine etki eden kaldırma kuvveti \(0.5 \text{ N}\) 'dur.
Örnek 2: Sabit İvmeli Hareket
Soru: Durmakta olan bir araba, \(2 \text{ m/s}^2\) sabit ivme ile hareket etmeye başlıyor. \(5\) saniye sonraki hızı ne olur?
Çözüm:
İlk hız (\(v_0\)) \(=\) \(0 \text{ m/s}\) (durmakta olduğu için).
İvme (\(a\)) \(=\) \(2 \text{ m/s}^2\).
Zaman (\(t\)) \(=\) \(5 \text{ s}\).
Sabit ivmeli hareket denklemi: \(v = v_0 + at\)
\(v = 0 + (2 \text{ m/s}^2) \cdot (5 \text{ s})\)
\(v = 10 \text{ m/s}\)
Cevap: Arabanın \(5\) saniye sonraki hızı \(10 \text{ m/s}\) olur.
Bir cisim, özdeş sıvı dolu bir kapta şekildeki gibi dengededir. Cismin batan hacmi \( V_b \), toplam hacmi ise \( V \) dir. Buna göre, cismin özkütlesi \( \rho_c \) ile sıvının özkütlesi \( \rho_s \) arasındaki ilişki nedir?

B) \( \rho_c = \rho_s \)
C) \( \rho_c > \rho_s \)
D) \( \rho_c = \rho_s \frac{V_b}{V} \)
E) \( \rho_c = \rho_s \frac{V}{V_b} \)
İçinde türdeş bir sıvı bulunan \( K \) kabına, \( L \) kabında bulunan ve özkütlesi \( \rho_L \) olan bir cisim bırakılıyor. Cismin \( K \) kabındaki sıvıya batma oranı \( \frac{V_{batan}}{V_{cisim}} = \frac{2}{3} \) olduğuna göre, \( L \) kabındaki sıvının özkütlesi \( \rho_L \) ile \( K \) kabındaki sıvının özkütlesi \( \rho_K \) arasındaki ilişki nedir?

B) \( \rho_K = \frac{3}{2} \rho_L \)
C) \( \rho_K = \rho_L \)
D) \( \rho_K = \frac{1}{3} \rho_L \)
E) \( \rho_K = \frac{1}{2} \rho_L \)
Birbirine karışmayan ve özkütleleri sırasıyla \( \rho_1 \) ve \( \rho_2 \) olan \( X \) ve \( Y \) sıvıları bir kapta bulunmaktadır. \( \rho_1 < \rho_2 \) olduğu bilinmektedir. Bu sıvılara bırakılan bir \( Z \) cismi, şekildeki gibi dengede kalıyor. Buna göre, cismin özkütlesi \( \rho_Z \) ile sıvıların özkütleleri \( \rho_1 \) ve \( \rho_2 \) arasındaki ilişki nasıldır?

B) \( \rho_Z < \rho_1 < \rho_2 \)
C) \( \rho_1 < \rho_2 < \rho_Z \)
D) \( \rho_Z = \rho_1 \)
E) \( \rho_Z = \rho_2 \)
Sabit bir \( v \) hızıyla hareket eden bir araç, \( t \) sürede \( x \) kadar yol almaktadır. Eğer araç, \( 2v \) hızıyla hareket ederse, aynı \( x \) yolunu ne kadar sürede alır?
B) \( \frac{t}{2} \)
C) \( t \)
D) \( 2t \)
E) \( 4t \)
Doğrusal bir yolda hareket eden bir cismin konumu zamanla \( x(t) = 3t^2 + 2t + 5 \) denklemiyle verilmektedir. Cismin \( t = 2 \) saniyedeki anlık hızı kaç m/s'dir?
B) \( 12 \)
C) \( 14 \)
D) \( 16 \)
E) \( 18 \)
Birinci cisim, saniyede 5 metre hızla 20 saniye boyunca düz bir çizgide hareket ediyor. İkinci cisim ise aynı mesafeyi 10 saniyede alıyor. İkinci cismin ortalama hızı kaç m/s'dir?
B) \( 10 \)
C) \( 15 \)
D) \( 20 \)
E) \( 25 \)
Bir masa üzerine konulan özdeş kutuların yere uyguladığı basınç ile ilgili olarak, kutu sayısının artması durumunda basınç nasıl değişir?
B) Basınç azalır.
C) Basınç değişmez.
D) Basınç önce artar, sonra azalır.
E) Basınç önce azalır, sonra artar.
Bir cismin yere uyguladığı basıncın büyüklüğünü etkileyen faktörler nelerdir?
B) Yalnızca cismin yere temas eden yüzey alanı.
C) Cismin ağırlığı ve yere temas eden yüzey alanı.
D) Cismin hacmi ve yoğunluğu.
E) Cismin bulunduğu ortamın sıcaklığı.
Özdeş iki küp, biri düz, diğeri ters çevrilerek yatay bir zemine konuluyor. Zemine uygulanan basınçlar \( P_1 \) ve \( P_2 \) olduğuna göre, aralarındaki ilişki nasıldır?
B) \( P_1 < P_2 \)
C) \( P_1 = P_2 \)
D) \( P_1 \) yarı kadar \( P_2 \)
E) \( P_2 \) yarı kadar \( P_1 \)
Yatay bir zeminde durmakta olan \( 2 \) kg kütleli bir kutuya, yatayla \( 30^\circ \) açı yapan \( 20 \) N büyüklüğünde bir kuvvet uygulanıyor. Kutunun zemine uyguladığı normal kuvvet kaç N olur? (Yerçekimi ivmesi \( g = 10 \) m/s \(^2\))
B) \( 15 \)
C) \( 20 \)
D) \( 25 \)
E) \( 30 \)
Sürtünmesiz yatay bir düzlemde durmakta olan \( 4 \) kg kütleli bir cisme, aynı doğrultuda ve zıt yönde \( 10 \) N ve \( 6 \) N büyüklüğünde iki kuvvet etki ediyor. Cismin ivmesi kaç m/s \(^2\) olur?
B) \( 1.5 \)
C) \( 2 \)
D) \( 2.5 \)
E) \( 3 \)
Durgun halden harekete geçen \( 5 \) kg kütleli bir cisim üzerine etki eden net kuvvet \( 15 \) N olduğuna göre, cismin \( 4 \) saniye sonraki hızı kaç m/s olur?
B) \( 10 \)
C) \( 12 \)
D) \( 15 \)
E) \( 20 \)
Cevap Anahtarı ve Detaylı Çözümler İçin QR Kodu Okutun
https://yazili.eokultv.com/test/4277-9-sinif-kaldirma-kuvveti-hareket-basinc-ve-surtunme-kuvveti-test-coz-jos8