2. ÜNİTE : KUVVET VE HAREKET 1
2
3
4 YÜZEN CİSİM Bir cisim eğer sıvının içinde şekilde görüldüğü gibi bir kısmı sıvının içinde bir kısmı sıvının üstünde olacak şekilde dengede duruyorsa buna yüzen cisim denir. Yoğunluğu küçük olan üste çıkar. Bir cisim ne kadar yüzeye çıkarsa yoğunluğu da o kadar küçüktür. CİSMİN YOĞUNLUĞU SIVININ YOĞUNLUĞUNDAN KÜÇÜKTÜR. ASKIDA KALAN CİSİM Şekilde görüldüğü gibi; cisim tamamen sıvının içine batmış ama tabana değmiyorsa bu durumdaki cisimlere askıda kalan cisim denir. SIVININ YOĞUNLUĞU, CİSMİN YOĞUNLUĞUNA EŞİTTİR.
BATAN CİSİM 5 Şekilde görüldüğü gibi: cisim tamamen sıvının içine batmış ve tabanı yere değiyorsa bu durumdaki cisimlere de batan cisim denir. CİSMİN YOĞUNLUĞU SIVININ YOĞUNLUĞUNDAN BÜYÜKTÜR. Yüzen ve askıda kalan cisimler sıvının içinde dengededir. Bir cismin dengede olması demek; cismin dengelenmiş kuvvetlerin etkisi altında olması, yani üzerine etki eden kuvvetlerin bileşkesinin sıfır olması demektir. Sıvıya bırakılan cisimlere, aşağı doğru yerçekiminden dolayı cismin ağırlığı etki ederken, yukarı doğru da sıvı tarafından bir kaldırma kuvveti etki eder.
ÖRNEK : 6 Yukarıdaki şekilde verilen A, B, C ve D maddelerinin yoğunlukları sırasıyla; x, 2x, 3x ve 4x dir. Sıvının yoğunluğu 2x olduğuna göre serbest bırakılan cisimlerin iplerde yapacağı gerilimler için hangi ifade doğrudur? A) T1 sıfırdır. B) T2 sıfırdan büyüktür. C) T2 sıfırdan küçüktür. D) T3 ve T4 Sıfırdan büyüktür. ÇÖZÜM : A yüzen, B askıda, C ve D ise batan cisim olacağından, A yukarı hareket ederken, B olduğu yerde kalacak, C ve D ise aşağı doğru hareket edecektir. Bu durumda Şekildeki hiçbir ip gerilmeyeceğinden, bütün ip gerilimleri Sıfır olacaktır. Cevap A şıkkı olur. ÖRNEK : Yandaki kabın içinde bulunan cisimlerin ağırlıkları sırasıyla 6a, 12a, 20a ve 2a olduğuna göre cisimlere uygulanan kaldırma kuvvetleri arasındaki bağıntı nasıl olur? (Cisimlerin hacimleri eşittir ve eşit 4 er parçadan oluşmuştur) ÇÖZÜM : F k =V b.d sıvı.g olduğundan ve bütün cisimler için d sıvı.g değerleri eşit olduğundan F k cisimlerin sıvı içinde kalan hacimleri ile doğru orantılı olması gerekmektedir. Buna göre F k lar arası bağıntı; F II =F III >F I >F IV olur. ÖRNEK : Yukarıda bulunan taşırma kabındaki maddelerden B nin havadaki ağılığı 25 N. ve A nın havadaki ağırlığı ise 75 N. olduğuna göre a) B ve C ye uygulanan kaldırma kuvvetlerini bulunuz. b) A nın sıvı içindeki ağırlığı kaç N. dur? ÇÖZÜM : a) B ve C cisimlerinin Fk değerleri aynı zamanda havaki ağırlıkları eşittir. Bundan dolayı B ve C nin hem Fk hem de Ağırlıkları (G) eşit ve 25 Newton dur. b) Taşan sıvı ağırlığı her zaman Fk değerine eşit olduğundan 3 cisme uygulanan kaldırma kuvvetlerinin toplamı 120 Newton olur. Buna göre A nın Fk değeri; 120 (25 +25) = 120 50 = 70 N. olur. Havadaki ağılıktan, kaldırma kuvveti çıkarıldığında sıvıdaki ağılık bulunduğuna göre; Ghava Fk = Gsıvı 75N 70 = 5N. olur.
7
8
SORU : 9 SORU : SORU : SORULAR SORU : Yandaki kabın içinde bulunan cisimlerin özkütleleri (Yoğunlukları) arasındaki bağıntı nasıldır? SORU :
SORU : SORU : 10 SORU : Cisim Kütle (g) Hacim (ml) K maddesi 200 100 L maddesi 100 150 M sıvısı 4000 2000 N sıvısı 3000 3000 SORU : SORU : BASINÇ
KATILARIN BASINCI 11
12 ÖRNEK : SIVILARIN BASINCI Üstte bulunan Şekildeki prizma şeklindeki cismin ağırlığı G olduğuna göre cismin X, Y ve Z yüzeyler, üzerinde durması halinde yere yaptığı basınçları bulunuz.
13
14
15
16
17
Hacim-Basınç İlişkisi Bir kabın yüzeylerine içindeki gaz tarafından yapılan basınç, gaz moleküllerinin kabın duvarlarına çarpması ile oluşur. Hacim küçüldükçe moleküllerin duvarlara çarpma sayısı artar. (Basınç artar) Hacim küçük Hacim büyük Bir maddenin yüzeyi ne kadar büyükse açık hava basıncı o oranda cisme basınç kuvveti oluşturur. Kuvvetin bir cisme etkisi ne ise,basıncın da cisimler üzerine etkisi aynıdır. Basınç, cismin hareketine,şekil değişikliğine neden olur.havası boşaltılmış bir teneke kutu,havanın dış basıncı karşısında içe doğru çökerek şekli değişir. ÖRNEK : 18 Açık hava basıncı Hava ile dolu teneke kutu Havası boşaltılmış teneke kutu BASINÇ BİRİMLERİ Katı ve sıvılar için Pascal (Newton /metrekare) Birimi kullanılır. Gazlar için Atmosfer veya SantimetreCiva veya milimetreciva birimleri kullanılır. ATMOSFER ( atm ) : 76 cm - cıva basıncı ile denkleşen açık hava basıncına 1 atmosfer denir. 1 atmosfer = 76 cm-cıva 1 atmosfer = 760 mm-cıva 1 atmosfer = 100.000 pascal 1 pascal = 10-5 atm. BAR-MİLİBAR: Meteorolojide açık hava basıncını ölçmede kullanılır. 1 milibar = 102 pascal 1 bar = 105 pascal 1 bar = 0.981 atm. 1 atm = 1.013 bar = 1013 mili bar Meteoroloji haritalarında basıncı 1013 milibardan küçük olan bölgelere, ALÇAK BASINÇ BÖLGELERİ, basıncı 1013 milibardan büyük olan bölgelere YÜKSEK BASINÇ BÖLGELERİ denir.