KALDIRMA KUVVETİ. A) Sıvıların kaldırma kuvveti. B) Gazların kaldırma kuvveti

Transkript

1

2 KALDIRMA KUVVETİ Her cisim, dünyanın merkezine doğru bir çekim kuvvetinin etkisindedir. Buna rağmen su yüzeyine bırakılan, tahta takozun ve gemilerin batmadığını, bazı balonların da havada, yukarı doğru hareket ettiğini görüyoruz. Bu olayların gerçekleşmesini sağlayan, çekim kuvvetine zıt yönde bir itme kuvveti vardır. Bu itme kuvvetine kaldırma kuvveti denir. A) Sıvıların kaldırma kuvveti B) Gazların kaldırma kuvveti 2

3 A) SIVILARIN KALDIRMA KUVVETİ Sıvıların kaldırma kuvveti ile ilgili prensipleri Archimedes (Arşimet) (M.Ö ) bulmuştur. Sıvı içindeki bir cisme, değişik yönlerde ve farklı büyüklüklerde itme kuvveti uygulanır. Bu kuvvetlerin bileşkesi olan ve cismi yukarı doğru iten kuvvete sıvıların kaldırma kuvveti denir. 3

4 4

5 Kaldırma Kuvveti Kaldırma Kuvveti = Cismin havadaki ağırlığı Cismin sıvıdaki ağırlığı Kaldırma kuvveti = Yeri değişen sıvının ağırlığı Yukarıdaki formüllere göre; F K = F 1 F 2 = = 10 N 5

6 Sıvıların Kaldırma Kuvvetini A) Batan kısmın hacmi Cismin batan kısmının hacmi, yeri değişen sıvının hacmine eşittir. Batan kısmın hacmi arttıkça yeri değişen sıvının hacmi ve ağırlığı da artar. Bu bize kaldırma kuvvetinin arttığını gösterir. Neler Etkiler? Cismin batan kısmı arttıkça cisme uygulanan kaldırma kuvveti de artar. 6

7 B) Sıvının Cinsi Sıvıların Kaldırma Kuvvetini Birim hacimdeki maddenin kütlesine yoğunluk (özkütle) denir. Yandaki resimde taşan hacimler eşit olmasına rağmen ağırlıkları farklıdır. Bu da kaldırma kuvvetinin yoğunluğa bağlı olduğunu gösterir. Neler Etkiler? Sıvının yoğunluğu arttıkça cisme uygulanan kaldırma kuvveti de artar. 7

8 C) Cisimlerin Şekli Sıvıların Kaldırma Kuvvetini Neler Etkiler? Şekilleri farklı olan cisimler, aynı cins sıvılara batırıldığında, taşan hacimler eşit ise ağırlığı da eşit olur. Bu da eşit kaldırma kuvveti uygulandığını gösterir. Cisimlerin batan kısımlarının hacmi eşit ise kaldırma kuvveti cismin şekline bağlı değildir. 8

9 Sıvıların Kaldırma Kuvvetini Neler Etkiler? D) Tamamı Batmış Cismin Sıvı İçindeki Derinliği Tamamı batmış cisimlerin sıvı içindeki yerleri taşan sıvı hacminin miktarını değiştirmeyecektir. Bu durum kaldırma kuvvetinin derinliğe bağlı olmadığı gösterir. Kaldırma kuvveti, tamamı batan cismin sıvı içindeki derinliğine bağlı değildir. 9

10 Sıvıların Kaldırma Kuvveti (Soru) Eşit hacimli bölmelerden oluşmuş K, L, M cisimlerine etki eden kaldırma kuvvetlerini kıyaslayın. 10

11 Sıvıların Kaldırma Kuvveti (Soru) 11

12 Sıvıların Kaldırma Kuvveti (Soru) 12

13 Günlük Hayatta Sıvıların Kaldırma Kuvveti Günlük hayatta sıvıların kaldırma kuvvetinden ticaret, turizm ve taşımacılık alanlarında yararlanılmaktadır. Kayıkla balık tutmak, rafting, su kayağı, ticaret gemileri 13

14 B) GAZLARIN KALDIRMA KUVVETİ Gazlar da sıvılar gibi cisimlere kaldırma kuvveti uygular. Gazların kaldırma kuvveti, cismin hacmi kadar havanın (gazın) ağırlığına eşittir. F K = F 1 F 2 = = 10 N 14

15 Gazların Kaldırma Kuvvetini Neler Etkiler? A) Cismin Hacmi K ve L cisimlerinin havasız ortamda ağırlıkları eşit, hacimleri farklıdır. Cismin hacmi arttıkça havanın uyguladığı kaldırma kuvveti de artar. 15

16 Gazların Kaldırma Kuvvetini Neler Etkiler? B) Ortamdaki Havanın Cinsi Özdeş iki cisim, yoğunlukları farklı iki ortama konuluyor. (dx < dy) Yoğunluğu yüksek olan gaz daha fazla kaldırma kuvveti uyguluyor. Ortamdaki gazın yoğunluğu arttıkça cisme uygulanan kaldırma kuvveti de artar. Gazlarda kaldırma kuvveti cismin hacmi ve havanın yoğunluğu ile doğru orantılıdır. 16

17 Hava İçindeki Cisimlerin Konumları 1. Yükselen Cisim Cismin yoğunluğu, havanın yoğunluğundan küçüktür. d cisim < d hava Kaldırma kuvveti cismin ağırlığından büyüktür. 17

18 Hava İçindeki Cisimlerin Konumları 2. Askıdaki Cisim Cismin yoğunluğu, havanın yoğunluğuna eşittir. d cisim = d hava Kaldırma kuvveti cismin ağırlığına eşittir. 18

19 Hava İçindeki Cisimlerin Konumları 3. Düşen Cisim Cismin yoğunluğu, havanın yoğunluğundan büyüktür. d cisim > d hava Kaldırma kuvveti cismin ağırlığından küçüktür. 19

20 Günlük Hayatta Gazların Kaldırma Kuvveti Havanın kaldırma kuvvetinden yararlanılarak yapılan uçaklar, balonlar ve zeplinler, taşımacılık, turizm ve reklam gibi birçok amaçla kullanılmaktadır. 20

21 Sıvı İçindeki Cisimlerin Konumları MADDE YOĞUNLUK ALTIN 19,3 CİVA 13,6 KURŞUN 11,3 SU 1 ZEYTİNYAĞI 0,92 Sıvı içinde cisimlerin bazları yüzer, bazıları batar. Bunun nedeni ağırlıkları değildir. Çünkü nedeni ağırlık olsaydı, gemilerin batması, demir bilyenin yüzmesi gerekirdi. Sonuç olarak; cisimlerin sıvılarda yüzmesini sağlayan yoğunluklarıdır. Yoğunluk birimleri: g/cm 3, kg/m 3, g/ml ALKOL 0,81 21

22 Yoğunluk hesaplamaları (Soru) 22

23 Yoğunluk hesaplamaları (Soru) 23

24 Etkinlik Cümleye uygun D / Y ile doldurunuz. Ağırlıkları eşit olan X, Y, Z cisimlerinin sıvı içindeki durumları şekildeki gibidir. Yukarıdaki durum ile ilgili yanda verilen cümlelerden doğru olana (D), yanlış olana (Y) harflerini yazınız. D D Y Y Y D D D Y D 1. Z cisminin yoğunluğu en büyüktür. 2. Y cisminin yoğunluğu, sıvının yoğunluğuna eşittir. 3. Cisimlerin yüzebilmesi kütlelerine bağlıdır. 4. Cisimlerin yüzebilmesi şekillerine bağlıdır. 5. Cisimlere uygulanan kaldırma kuvvetleri eşittir. 6. Z cismine uygulanan kaldırma kuvveti en küçüktür. 7. X ve Y cisimlerine uygulanan kaldırma kuvveti en büyüktür. 8. X cisminin hacmi en büyüktür. 9. Y ve Z cisimlerinin hacimleri eşittir. 10. X ve Y cisimleri dengededir. 24

25 BASINÇ Basınç Birimi : N/m2 = Pascal Katı maddeler ağırlıklarından dolayı üzerinde bulundukları yüzeye basınç uygularlar. Birim yüzeye etki eden dik kuvvete basınç denir. Bütün yüzeye etki eden kuvvetlerin toplamına ise basınç kuvveti denir. Katılarda basınç kuvveti = Cismin ağırlığı 25

26 A) KATILARIN BASINCI Katıların Basıncını Neler Etkiler? A) Temas Yüzeyi Kumda yürüyen iki kişiden topuklu ayakkabı giyenin kuma daha çok battığını görüyoruz. Çiviyi parmaklarımızın arasına aldığımızda sivri ucu canımızı acıtır. Birkaç çivi ne kadar acıtır? Katı basıncı temas yüzeyi ile ters orantılıdır. 26

27 Katıların Basıncını Neler Etkiler? B) Ağırlık Katı basıncı ağırlık ile doğru orantılıdır. NOT: Ağırlığı büyük olan hayvanların ayaklarının taban alanlarının büyük olması yere uygulanan basıncı azaltır. 27

28 Katıların Basıncını Neler Etkiler? (Soru) 28

29 Katıların Basıncını Neler Etkiler? (Soru) 29

30 B) SIVILARIN BASINCI Sıvılar akışkan oldukları için bulundukları kabın her tarafına basınç uygularlar. Bu basıncın sebebi ağırlıktır. Sıvı basıncı nelere bağlıdır? 1. Derinlik 2. Sıvının cinsi 3. Kabın şekli 4. Sıvı miktarı 30

31 1) Derinlik Sıvı basıncı nelere bağlıdır? Sıvı basıncı derinlikle doğru orantılıdır. 31

32 2) Sıvının Cinsi Sıvı basıncı nelere bağlıdır? Sıvı basıncı sıvının yoğunluğu ile doğru orantılıdır. 32

33 3) Kabın Şekli Sıvı basıncı nelere bağlıdır? Sıvı basıncı kabın şekline bağlı değildir. 33

34 4) Sıvı Miktarı Sıvı basıncı nelere bağlıdır? Sıvı basıncı sıvı miktarı ile doğru orantılıdır. 34

35 Sıvıların Basıncı İletmesi Sıvılar, sıvı molekülleri arası boşluk çok az olduğundan sıkıştırılamaz kabul edilir. Kapalı kaplardaki sıvılar üzerine etki eden basıncı temas ettikleri her noktaya aynen iletir. Bu prensip Blaise Pascal tarafından söylendiğinden Pascal Prensibi olarak bilinir. 35

36 A) Birleşik Kaplar Pascal Prensibinin Uygulamaları Tabanları birleştirilmiş kaplara bileşik kaplar denir. Tabana veya aynı yatay hizada bulunan noktalara yapılan basınç aynıdır. 36

37 Pascal Prensibinin Uygulamaları 2) U Borusu U borusu da basit bir bileşik kaptır. U borusuna yoğunlukları farklı ve karışmayan sıvılar konulduğunda kollarda sıvıların farklı yükseklikte olduğu görülür. Yoğunluğu küçük olanın yüksekliği daha fazladır. d x >d y h 1 <h 2 37

38 Pascal Prensibinin Uygulamaları 3) Su Cenderesi Tabanı birleştirilmiş kesit alanı birbirinden farklı iki pistonlu kaptan oluşturulmuştur. Küçük silindire uygulanan basınç aynen büyük silindire iletilir. Büyük silindirde daha büyük bir kuvvet elde edilir. 38

39 Pascal (Soru) 39

40 Pascal (Soru) 40

41 C) GAZLARIN BASINCI Dünyamızı saran gaz katmanları dünya yüzeyine ve dünta yüzeyindeki her şeye basınç yapmaktadır. Buna açık hava basıncı (P O )denir. Deniz seviyesinde ve 0 o C de açık hava basıncını ölçen biliminsanı Torricelli dir. Açık hava basıncı = P O = 76 cmhg = 760mm Hg = 1 atm 41

42 Barometre, Manometre Açık hava basıncını ölçmeye yarayan alete barometre denir. Kapalı kaplardaki gazların basıncını ölçmeye yarayan aletlere ise manometre denir. 42

43 Manometreler 43

44 Manometre (Soru) 44

45 Manometre (Soru) 45

46 Gaz Basıncının Kullanım Alanları 46

47 Etkinlik

48 Ünitenin Kavram Haritası 48