KUVVET ve HAREKET Kaldırma kuvveti [Anahtar kavram : Kaldırma kuvveti ] Sıvıların kaldırma kuvveti : Bütün sıvılar, içerisine atılan cisimlere kaldırma kuvveti uygulayarak cisimleri yukarıda tutmaya çalışırlar. Cisimlere etki eden kaldırma kuvvetinin nedeni : Bir cisme etki eden kaldırma kuvveti, cismin sıvı içerisine batırılmadan önceki ağırlığı ( G ) ile cismin sıvı içerisine batırıldıktan sonraki ağırlığının ( G ı ) farkına eşittir. 1
Kaldırma kuvvetini etkileyen faktörler : a. Cismin sıvı içerisine batan hacminin büyüklüğü : Cismin battığı sıvının içerisinde kalan kısmın hacmi ne kadar fazlaysa taşan suyun ağırlığı da o kadar fazla olacağından cismin batan kısmının hacmi ile sıvının cisme etki eden kaldırma kuvveti arasında doğru orantı vardır. b. Cismin batırıldığı sıvının hacminin büyüklüğü : Cismin batırıldığı sıvının hacmi ne olursa olsun taşan sıvı miktarı değişmeyeceğinden batırılan sıvının hacmi cisme etki eden kaldırma kuvvetini etkilemez. 2
c. Cismin batırıldığı sıvının türü (yoğunluğu) : Cismin batırıldığı sıvının yoğunluğu arttıkça taşan sıvının ağırlığı da o kadar fazla olacağından cisme etki eden kaldırma kuvveti ile cismin batırıldığı sıvının yoğunluğu arasında doğru orantı vardır. d. Batırılan cismin türü (yoğunluğu) : Batan kısmın hacmi sabit kalmak koşuluyla batırılan cismin türü (yoğunluğu) nasıl olursa olsun taşan sıvının ağırlığı aynı olacağından batırılan cismin türü (yoğunluğu) cisme etki eden kaldırma kuvvetini etkilemez. Arşimed ilkesi : Bir cisme etki eden kaldırma kuvvetinin büyüklüğü daima, batırılan cismin taşırdığı sıvının ağırlığına eşittir. Buna Arşimed ilkesi denir. Bu ilkeden faydalanılarak sıvılardaki kaldırma kuvvetinin büyüklüğü hesaplanabilir. 3
Etkinlik : Bir cismin ağırlığı, sırasıyla A,B ve C sıvılarının içerisinde ayrı ayrı tartılıyor. Dinamometreler sırasıyla 50 N, 45 N ve 55 N değerlerini gösterdiğine göre A,B ve C sıvılarının yoğunlukları arasındaki ilişki nasıldır? Etkinlik : Eşit hacim bölmeli K cisminin ağırlığı I durumunda 60 N, II durumunda 40 N olarak ölçülüyor. Her bir bölmenin hacmi 25 ml olduğuna göre, aşağıdaki tabloyu doldurunuz. Durum Dinamometre değeri (N) Kaldırma kuvveti (N) Cismin batma miktarı (ml) Yer değiştiren sıvı miktarı (ml) I 60 II 40 III 4
Bazı cisimler neden yüzer? [Anahtar kavramlar : yüzme, batma, yoğunluk] Suda hafif olan cisimler yüzer, ağır olan cisimler batar genellemesininn tam olarak doğru bilgi içermesi için suda yoğunluğu sudan az olan cisimler yüzer, yoğunluğu sudan fazla olan cisimler batar şeklinde düzeltilmesi gerekir. Aynı ağırlıktaki tahtaa kurşun kalem ile dolma kalemden yoğunluğu suyun yoğunluğun dan az olan kurşun kalem su üzerinde yüzerken, yoğunluğuu suyun yoğunluğun dan fazla olan metal dolma kalem suyun dibine batar. Birbirine karışmayan birden fazla sıvı madde bir kap içerisine konulduğunda yoğunluğu en fazla olan altta, en az olan üstte olacak şekilde bulunur. Yoğunluk (özkütle) : Bir maddenin birim hacminin kütlesine yoğunluk (özkütle) denir. Yoğunluk maddeler için ayırt edici bir özellik olduğu için maddelerin yoğunlukları birbirinden farklıdır. Etkinlikk : Eşit kollu terazinin uçlarındaki kefelerde K, L ve T cisimleri varken, şekildeki gibi dengede duruyorlar. Cisimler eşit hacimli olduğuna göre, cisimlerin yoğunlukları d k, d L ve d T arasında nasıl bir ilişki vardır? 5
Yüzme şartı : Bir cisim sıvı içerisine bırakıldığında hacminin bir kısmı sıvının içerisinde duruyorsa cisim yüzüyor demektir. Yüzen bir cisme etki eden sıvı kaldırıma kuvveti ve cismin ağırlığı eşit büyüklüktedir. Yüzen cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğundan küçüktür. Askıda kalma şartı : Bir cisim sıvı içerisine bırakıldığında sıvı içerisinde dengede duruyorsa cisim askıda kalıyor demektir. Askıda kalan cisme etki eden kaldırma kuvveti ve cismin ağırlığı eşit büyüklüktedir. Askıda kalan cismin yoğunluğu ile sıvının yoğunluğu birbirine eşittir. Batma şartı : Bir cisim sıvı içerisine bırakıldığında cisim sıvının tabanına yapışıyorsa cisim batmış demektir. Batan cisme etki eden kaldırma kuvveti cismin ağırlığından küçük olduğu için kaldırma kuvveti cismi yüzdürmeye yetmez. Batan cismin yoğunluğu, battığı sıvının yoğunluğundan fazladır. 6
Bir geminin suda yüzmesi, onun geniş bir yüzey haline getirildiğinde sanki yoğunluğu suyun yoğunluğuna göre daha az olan bir madde ile benzer özellikteymiş gibi olmasıyla açıklanır. Bu durumda geniş yüzey haline getirildikten sonra kaldırma kuvveti, geminin geniş yüzey haline getirilmeden önceki blok haline etki eden kaldırma kuvvetinden daha büyük olur. Bu da blok halindeyken yüzemeyen geminin yüzeyi genişletildikten sonra yüzebilmesini sağlar. Deney : 4 x 4 x 7 cm boyutlarında bir tahta parçası dinamometreye bağlanıp ağırlığı ölçüldükten sonra yüzmesi sağlanacak şekilde yavaş yavaş su içerisine daldırılıyor. Yüzerken ağırlığı tekrar ölçülüyor. Sonuç : Yüzen bir cisme etki eden kaldırma kuvveti ile cismin ağırlığı arasında nasıl bir ilişki vardır? [Dinamometrenin sıfır değerini göstermesi cisme etki eden kaldırma kuvveti ile cismin ağırlığının birbirini dengelediğini gösterir. Yüzen bir cisim dengelenmiş kuvvetlerin etkisinde olduğu için cismin ağırlığı cisme etki eden kaldırma kuvvetine eşittir.] 7
Bir cismin bir sıvıda dibe batması,cisme etki eden kuvvetleri göz önüne alarak nasıl açıklanır?[cismin ağırlığı, cisme etki eden kaldırma kuvvetinden fazlaysa cisim batar] Kendimizi değerlendirelim : 1. Tamamı sıvı içerisine batmış olan bir cisme etki eden kaldırma kuvveti ile cismin ağırlığı arasındaki ilişki nasıl olur? Eğer cisim sıvının dibine batmamışsa cismin ağırlığı cisme etki eden kaldırma kuvvetinin büyüklüğüne eşit olur. Eğer cisim tamamen dibe batmışsa cismin ağırlığı cisme etki eden kaldırma kuvvetinden büyük olur. 2. Yoğunluğu 1,7 g/cm 3 olan bir cisim 1700 g gelmektedir. Bu cisim 0,8 g/cm 3 yoğunluğa sahip bir sıvı içerisine bırakıldığında tamamen batıyor. Buna göre ; a. Cismin hacmi ne kadardır? b. Yeri değişen sıvının hacmini hesaplayınız? Cisim tamamen battığı için V batan =V cisim = 1000 cm 3 c. Yeri değişen sıvının kütlesini hesaplayınız? Batan cismin hacmi taşan cismin hacmine eşit olur. 3. Denizin belli bir derinliğindeki iki balık adamın ellerinde, birbiriyle aynı ağırlıkta ve yoğunlukları suyun yoğunluğundan küçük olan birer top bulunmaktadır. Toplardan birinin hacmi diğerinin iki katıdır. Balık adamlar ellerindeki topları serbest bırakırlarsa bu toplar su yüzeyine çıkar mı? Çıkarsa hangisi daha kısa sürede çıkar? Neden? Hacmi büyük olan topun yoğunluğu hacmi küçük olan topun yoğunluğundan daha azdır. Hacmi büyük olan top hacmi küçük olana göre suyun içerisine batırıldığında taşıracağı su miktarı daha fazla olur. Bu yüzden hacmi büyük olan topa etki eden kaldırma kuvveti hacmi küçük olana göre daha fazladır. Ağırlıklar aynı olduğu için bileşke kuvveti (net kuvvet) büyük olan büyük hacimli topu su üzerine çıkarkenki süratlenme miktarı küçük olan topa göre daha fazladır. Bu yüzden hacmi büyük olan top su üzerine hacmi küçük olan topa göre daha kısa sürede ulaşır. 4. Alkolle doldurulmuş bir kaba, şekildeki gibi bu sıvıda yüzebilen bir cisim bırakılıyor. Bu sırada bir miktar alkolün taştığı gözleniyor. Buna göre ; I. Kaldırma kuvveti, taşan sıvının ağırlığına eşittir. II. Cismin ağırlığı, taşan sıvının ağırlığına eşittir. III. Kaldırma kuvveti, cismin ağırlığına eşittir. ifadelerinden hangileri doğrudur? A) I ve II B) I ve III C) II ve III D) I, II ve III 8
Havanın kaldırma kuvveti : Açık hava da tıpkı sıvılar gibi cisimlere kaldırma kuvveti uygular. Zeplinler ve balonlar havanın kaldırma kuvveti ile çalışır. Havanın kaldırma kuvvetinin sebebi de cisim üzerine etki eden basınç kuvvetlerinin bileşkesinin yukarı doğru olmasıdır. 9
BASINÇ [Anahtar kavram: basınç] Birim yüzeye dik olarak etki eden kuvvetin büyüklüğüne basınç denir. Birimi Paskal dır (Newton/m 2 ). Bir bıçağın daha iyi kesebilmesi için bilenmesi, sivri topuklu ayakkabı ile karda zor yürünebilmesi, balta ile odunun ikiye ayrılabilmesi, makasın kağıdı kesebilmesi, sivri uçlu bir raptiyenin ele daha kolay batması gibi olaylar basınç ile açıklanabilen kavramlardır. (Ders kitabı 65,66,67. sayfadaki örnekler)(çalışma kitabı 42. sayfadaki 13. Etkinlik, ve 44. Sayfadaki 14. Etkinlik) Örnek : 60 kg kütleli anne 30 kg kütleli kızıyla kumda yürümektedir. Annenin taban alanının alanı 2 dm 2, kızınınki ise 1 dm 2 dir. Anne ve kızın kuma batmaları ile ilgili olarak aşağıdaki yargılardan hangisi doğrudur? A) Anne daha ağır olduğu için daha çok batar B) Annenin taban alanı daha büyük olduğu için daha çok batar C) Annenin ağırlığının taban alanına oranı ile kızın ağırlığının taban alanına oranı aynı olduğundan, anne kız kumda aynı oranda batar D) Kızın ayağının taban alanı az olduğundan daha çok batar (Ders kitabı 66.sayfa 5.etkinlik, 67.sayfadaki balon şişirme örneği, çalışma kitabı 42. sayfadaki 13. etkinlik, 43. sayfadaki 14. etkinlik bilinmeli!) Örnek : Aynı maddeden yapılmış R ve R/2 yarıçaplı yarımkürelerin tabanlara yaptıkları basınçlar sırasıyla P 1 ve P 2 dir. P 1 ve P 2 basınçlarının büyüklükleri ile ilgili olarak aşağıdakilerden hangisi doğrudur? A) P 1 =P 2 /2 B) P 1 =2P 2 C) P 1 =4P 2 D) P 1 =8P 2 10
Örnek : Şekildeki K ve L silindirlerinin özkütlesi, 2d ve d dir. Bu silindirlerin bulundukları yüzeye yaptıkların basınçların oranı (P K /P K ) kaçtır? A) 1/2 B) 1/3 C) 2/3 D) 3/2 Örnek :Şekildeki prizma biçimindeki türdeş bir cismin yatay düzlemde şekil I deki konumunda iken yaptığı basınç P dir. Cisim II konumuna getirildiğinde basınç ne olur? A) P/3 B) P/2 C) 2/3 P D) 2P Örnek : Özdeş ve türdeş tuğlalardan oluşan cisim, I. konumda iken düzleme uyguladığı basınç P 1, II. konumdayken P 2 dir. P 1 /P 2 oranı nedir? A) 1/2 B) 1 C) 2/3 D) 2 Örnek : Özdeş ve türdeş 16 küp birbirine yapıştırılarak şekildeki cisim oluşturuluyor. Yatay bir düzlemde taralı S 1, S 2, S 3 yüzeyleri üzerine ayrı ayrı oturtulan bu cismin tabana uyguladığı basınçlar, sırasıyla P 1,P 2 ve P 3 oluyor. Buna göre P 1,P 2 ve P 3 arasındaki ilişki nasıldır? A) P 1 = P 2 = P 3 B) P 1 = P 2 > P 3 C) P 1 < P 2 < P 3 D) P 1 > P 2 = P 3 Sıvılarda basınç Deniz veya havuz içerisinde derinlere doğru dalındıkça kulaklarda oluşan baskının nedeni sıvı basıncıdır. Sıvılar akışkan oldukları için konuldukları kabın şeklini alırlar ve kabın içerisinde temas ettiği tüm yüzeylere basınç uygular. 11
Sıvılarda basınç kuvveti : Sıvıların basınç oluşturdukları yüzeye dik olacak şekilde uyguladıkları kuvvete basınç kuvveti denir. *Aynı derinlikte tüm noktalarda oluşan basınç kuvvetleri birbirine eşittir. *Bir kap içerisinde oluşan basınç kuvvetlerinin (toplamı) bileşkesi sıfır olduğu için sıvı kap içerisinde hareketsiz kalır. *Sıvılarda basınç kuvvetleri sıvının derinliği arttıkça artar Sıvı basıncını etkileyen faktörler : (Ders kitabı 68. sayfadaki 6. Etkinlik iyi bilinmeli! ) Derinliğin etkisi : İçerisine su konulmuş bir kaba farklı derinliklerdeki noktalardan delindiği zaman en derinde bulunan delikten çıkan suyun üzerinde kalan su miktarı daha fazla ve daha ağır olduğu için daha hızlı ve daha uzağa aktığı gözlenir. Bu durum sıvı basıncının derinlikle doğru orantılı olduğunu gösterir. (çalışma kitabı 43. sayfadaki 15. Etkinlik) 12
a) Sıvı türünün etkisi : Farklı tür yoğunluktaki iki sıvı içerisine batırılan balonların hacimleri, yoğunluğu fazla olan sıvı içinde daha fazla küçülür. Bunun sebebi balon üzerinde kalan, yoğunluğu fazla olan sıvının daha ağır olmasıdır. Bu durum sıvı basıncının sıvının yoğunluğu ile doğru orantılı olduğunu gösterir. Örneğin içi civa dolu bir kaba parmağı daldırmak içi su dolu bir kaba parmağı daldırmaktan daha zordur. Bunun nedeni civanın yoğunluğunun sudan 13 kat daha fazla olmasıdır. (labda civa dolu kaba parmağı daldırma etkinliği) c) Kabın şeklinin etkisi : İçinde aynı tür sıvı bulunan farklı şekillerdeki kaplar aynı derinlikteki noktalardan delindiği zaman sıvı bütün noktalardan aynı uzaklığa fışkırır. Bu durum kabın şeklinin basıncı etkilemediğini gösterir. 13
d) Çekim ivmesinin etkisi : Bir balon çekim ivmesi farklı iki ortamda aynı derinlikte, aynı cins iki sıvı içerisine daldırıldığında çekim ivmesi fazla olan ortamda daha fazla küçülme göstermiştir. Bunun sebebi çekim ivmesi fazla olan ortamda balonun üstünde kalan sıvının daha ağır olmasıdır. Bu durum sıvı basıncının çekim ivmesinin büyüklüğü ile doğru orantılı olduğunu gösterir. Sıvılarda basınç bağıntısı (formülü) : Sıvı basıncını etkileyen derinlik, sıvı türü ve yerçekimi ivmesi ile yapılan deneyler sonucunda sıvı basıncının ; şeklinde hesaplanıp ifade edilebileceği bulunmuştur. Örnek : Düşey kesiti şekildeki gibi olan su dolu kabın, K,L,M noktalarındaki sıvı basınçları P K,P L ve P M arasındaki ilişki nasıldır? A) P K = P L = P M B) P K = P L > P M C) P K = P L < P M D) P K < P L < P M Örnek : Şekildeki farklı biçimde üç kap farklı yoğunlukta sıvı içermektedir. Bu kaplara şekildeki gibi farklı derinlikte delikler açılmıştır. Aynı büyüklükte olan bu deliklerden akan suyun fışkırma mesafeleri A,B ve C arasındaki ilişki nasıl olur? A) A=B=C B) A>B>C C) A=B>C D) A< B=C 14
Örnek : Düşey kesiti şekildeki gibi olan bir kap K yüzeyine kadar sıvı ile doludur. L noktasındaki sıvı basıncı P ise, M,N,R noktalarındaki P m,p N ve P R sıvı basınçları ne olur? P M P N P R A) P P P B) 2P 2P 3P C) 0 2P 3P D) 2P 2P 2P Örnek : Düşey kesiti şekildeki gibi olan kesik koni biçimli kapalı kap, Şekil-I deki gibi yüksekliğinin yarısına kadar sıvı ile doludur. Kap Şekil II deki gibi ters çevrilirse sıvının yüksekliği ve sıvının tabana yaptığı basınç nasıl değişir? Yükseklik (h) Basınç (P) A) Artar Değişmez B) Artar Artar C) Azalır Artar D) Değişmez Azalır Örnek : Düşey kesiti görünen kap, K musluğu kapalı iken 4h yüksekliğine kadar su ile doludur. Bu durumda suyun tabana yaptığı basınç P ise, musluk açıldığında sıvı basıncı en fazla ne kadar azalır? Örnek : Şekildeki sürahiye bir bardak su koyulunca tabana etkiyen su basıncı P oluyor. Sürahiye bir bardak daha su koyulunca basınç ne olur? A) P den az B) P C) P den fazla 2P den az D) 2P 15
Önemli not : Örnek : İki bölmeden oluşmuş bir kabın düşey kesiti şekildeki gibidir. L noktasına etkiyen sıvı basıncı hangi zaman aralığında sabit kalır? A) t-2t B) t-3t C)3t-4t D) 2t-4t Örnek : Dik kesiti şekilde görülen kap boşken K musluğu açılıyor. Kaba dolan sıvının tabana yaptığı basınç kap doluncaya kadar zamanla nasıl değişir? Not : İçinde yoğunlukları birbirinden farklı ve birbirine karışmayan birden fazla sıvı içeren bir kabın tabanındaki sıvı basıncı bu sıvıların basınçlarının ayrı ayrı toplamına eşittir. 16
Paskal prensibi (Ders kitabı 69. sayfaki 7. etkinlik) : Sıvılar çok çok az sıkıştırılabildikleri için sıkıştırılamaz olarak kabul edilir. Bu nedenle kapalı bir kaptaki sıvının her hangi bir noktasına uygulanan basınç kabın şekli nasıl olursa olsun, kabın iç yüzeylerinin her noktasına sıvı tarafından aynı büyüklükte iletilir. Buna paskal prensibi denir. Hidrolik sistemler ya da Sıvı cendereleri ve bileşik kaplar paskal prensibinin günlük hayattaki uygulamalarındandır. Hidrolik sistemler (Sıvı cendereleri) : Araç tamirhanelerinde kullanılan araç krikoları, emme basma tulumba ve araçlarda bulunan hidrolik frenler hidrolik sistemlere örnek verilebilir. Hidrolik sistemler, dışarıdan etki eden bir kuvvetin etki yönünü ve büyüklüğünü değiştirerek basıncın her yere eşit olarak iletilmesini sağlar. (Çalışma kitabı 44. sayfadaki 16. etkinlik) (Örnek olarak suyun kaldırma kuvveti ve Paskal prensibine göre çalışan Panama kanalı ders kitabı sayfa 74.) 17
Örnek : Düşey kesiti şekildeki gibi olan bir kabın pistonlarının ağırlığı önemsiz, kesit alanları S,3S ve S dir. F 1, F 2 ve F 3 uygulandığında bu pistonlar aynı düzeyde kalıyor. F1= 150 N ise, F2 ve F3 kaç N dur? F2 F3 A) 150 50 B) 50 150 C) 450 150 D) 150 150 Örnek : Şekildeki düzenekte kalın silindirik boruların kesiti S, sağdaki ince boruların kesiti S/3 tür. Piston 20 cm aşağıya itilirse, diğer koldaki su düzeyi kaç cm yükselir? A) 10 B) 20 C) 30 D) 40 Örnek : Şekildeki kabın kollarının kesit alanları S 1 ve S 2 dir. Kabın içinde d özkütleli sıvı vardır. I. kola M kütleli bir piston konunca kollardaki sıvı düzeyi farkı h oluyor. h yüksekliği aşağıdaki büyüklüklerden hangisine bağlı değildir? A) S 1 B) S 2 C) d D) M Örnek : Şekildeki su cenderesinde 20 N luk kuvvet şekildeki gibi yükü dengelediğine göre yükün ağırlığı kaç N dur? Örnek : Şekildeki su cenderesinde 2 m kütleli 10 cm 2 kesitindeki piston, 10 m kütleli 100 cm 2 kesitindeki pistonun üzerindeki M kütlesi ile dengelenmiştir. m/m oranı nedir? A) 1 B) 1/5 C) 1/10 D) 2/7 18
Bileşik kaplar : Bileşik kaplar, yoğunluğu bilinmeyen sıvıların yoğunluklarının hesaplanmasında ve şehirlerdeki su dağıtım şebekelerinde suyun yerleşim birimlerindeki binalara ulaştırılmasında kullanılır. Bileşik kaplarda eşitlenen su seviyeleri Şehirlerdeki su dağıtım şebekesinin çalışma prensibi Bileşik kaplar yardımıyla yoğunluğu bilinen bir sıvı kullanılarak yoğunluğu bilinmeyen bir sıvının yoğunluğunun bulunması 19
Örnek : Şekildeki K musluğu kapalı iken I. kaptaki su yüksekliği 3h dır. II. kap ise boştur. K musluğu açılıp sıvı dengesi sağlandıktan sonra, II. kaptaki su yüksekliği ne kadar olur? A) h ile 2h arası B) 2h C) 2h ile 3h arası D) 3h Örnek : Şekildeki bileşik kap K musluğundan akan su ile dolduruluyor. Kabın X,Y ve Z noktalarında oluşan su basınçları sırasıyla P x, P Y ve P Z oluyor. Aralarındaki ilişki nasıldır? Örnek : Şekildeki her iki kolda su varken K musluğu kapalıdır. K musluğu açılırsa kollardaki su seviyeleri için ne söylenebilir? A) I artar, II azalır B) I azalır, II artar C) Su seviyelerindeki eşit olma durumu değişmez D) II değişmez, I artar Örnek : Bileşik kaba konulan ve karışmayan iki sıvı şekildeki gibi dengededir. Birinci sıvının öz kütlesi d 1 =2 g/cm 3 ise, ikinci sıvının öz kütlesi d 2 kaç g/cm 3 tür? A) 1 B) 1,2 C) 1,3 D) 1,4 Örnek : Şekildeki U borusunda su varken üzerine h 2 = 2 cm yüksekliğinde yağ ilave ediliyor. Denge sağlandığında diğer koldaki suyun yüksekliği, h 1 kaç cm olur?(d yağ =0,8 g/cm 3, d su = 1g/cm 3 ) A) 0,8 B) 1,2 C) 1,6 D) 2 Örnek : Bir U borusunun kollarından birine yoğunluğu 0,8 g/cm 3 olan yağ, diğerine ise yoğunluğu 1,2 g/cm 3 olan sıvı konuluyor. Sıvıların bulundukları seviyeler şekildeki gibi olduğuna göre kollardaki yağın yüksekliği kaçtır? A) 6 B) 8 C) 12 D) 18 20
Açık hava basıncı (atmosfer basıncı) : Yeryüzünde bulunan atmosfer tabakasının ağırlığından dolayı yeryüzüne uygulamış olduğu basınca atmosfer basıncı ya da açık hava basıncı denir. P 0 ya da P atm sembolüyle ifade edilir. Atmosfer basıncı yerden yükseklik arttıkça azalır, azaldıkça artar. Bunun sebebi yüksekte kalan bir noktadaki atmosfer tabakasını ağırlığının alçakta kalan bir noktadaki atmosfer tabakasının ağırlığından daha az olmasıdır. Yükseklik ve atmosfer basıncı arasında ters orantı vardır. (Ders kitabı 72. sayfadaki resim) İçi su dolu bir bardak ağzına kağıt kapatılıp ters çevrilirse bardaktaki suyun dökülmediği gözlenir. Bunun nedeni bardaktaki suyun basıncını dengeleyen atmosfer basıncıdır. (Çalışma kitabı 44. sayfadaki 17. etkinlik)(açık hava basıncının etkisine örnek olarak ders kitabı 70. sayfadaki 8. etkinlik ve 45. sayfadaki 18. etkinlik çok iyi bilinmeli! ) 21
Açık hava basıncının ölçülmesi : Açık hava basıncı barometreler ile ölçülür. Civalı, sifonlu ve metal barometre olmak üzere üç çeşit barometre bulunur. Toriçelli deneyi ve sıvılı barometreler (civalı barometreler) : Deneyde civa yerine su kullanılsaydı barometredeki cam tüp uzunluğunun 10,3 m olması gerekir, çünkü civanın yoğunluğu suyun yoğunluğundan 13 misli daha fazladır. (Ders kitabı 71. sayfa) Sifonlu barometreler : Çalışma prensibi civalı barometrelerle aynıdır. Farkı civa içeren cam tüpün J şeklinde olmasıdır. Amaç civadan tasarruf yapmaktır. 22
Önemli not : Civalı barometrelerde atmosfer basıncı azalacağı için her 105 metreye çıkıldığında civa yüksekliği 1 cm düşer. Örnek : Deniz kenarında 76 cm-hg yi gösteren bir barometre, yüksekliği 525 m olan bir dağa götürülürse, civa seviyesi kaç cm olur? A) 71 B) 73 C) 75 D) 77 Örnek : Deniz seviyesinde hava basıncı 76 cm-hg yı gösteren bir barometre, deniz seviyesinden 1050 m yükseklikte kaç cm Hg yi gösterir? A) 76 B) 72 C) 66 D) 58 Metal ya da sıvısız barometreler : Metal barometrelerde havası boşaltılmış yaylı bir kutu düzeneği farklı atmosfer basıncı altında ezilerek ya da genişleyerek bağlı bulunduğu bir mekanizmayla açık hava basıncını gösteren bir ibreyi hareket ettirir. Metal barometreler civalı barometrelere göre çok az yer kapladıklarından daha çok tercih edilir. Örnek : Şekildeki civalı barometrede tüpte boşluk yerine bir gaz sıkıştırılırsa, ölçülenle ilgili olarak; I. Açık hava basıncı artar II. Civanın yüksekliği artar III. Civa yüksekliği azalır ifadelerinden hangisi ya da hangileri söylenebilir? A) I B) II C) III D) I-II-III 23
Örnek : Şekildeki düzenek açık havada kurulmuştur. Açık hava basıncını bulmak için aşağıdakilerden hangisi bilinmelidir? A) h 2 ve sıvının yoğunluğu B) h 1 ve h 2 C) h 1 ve sıvının öz ağırlığı D) h 2 ve h 3 Örnek : Şekiller aynı yerde yapılan Toriçelli deneylerini göstermektedir. Deneyde h 1 > h 2 şeklinde ölçülüyor. Buna göre aşağıdakilerden hangisi söylenebilir? A) I de kullanılan sıvının yoğunluğu, II dekinden büyüktür B) I de kullanılan sıvının yoğunluğu, II dekinden küçüktür C) I de kullanılan sıvının miktarı, II dekinden fazladır D) I de kullanılan sıvının miktarı, II dekinden azdır Açık hava basıncından faydalanma : Çubukla içecek içme, emme tulumbası, emme ve basma tulumbası açık hava basıncının faydalanıldığı yerlerden bir kaçıdır. 24
25
Gaz basıncının ölçülmesi : Kapalı kaplardaki gaz basıncı manometrelerle ölçülür. Kapalı uçlu, açık uçlu ve metal manometre olmak üzere değişik çeşitleri vardır. a. Kapalı uçlu manometreler : Bu tip manometrede her zaman civa sütunu boşluğun bulunduğu tarafta yükselmiş haldedir ve kabın içindeki gaz basıncı civa sütununun yüksekliğine eşittir. b. Açık uçlu manometreler : Bu tür manometrelerde kabın içerisindeki gaz basıncı atmosfer basıncı ve civa sütununun yüksekliğine bakılarak hesaplanır. c. Metal manometreler (aneroid manometreler) : İçerisinde bir tüp ve bu tüpe bağlı olan dişli çarklar ve bu çarklara bağlı bir ibreden oluşur. Gaz basıncının büyüklüğüne bağlı olarak tüpün ucu, bağlı bulunduğu dişli çarklar yardımıyla ibreyi hareket ettirir ve manometrede gaz basıncının okunmasını sağlar. Metal manometreler hastanelerde kullanılan oksijen tüpleri, bazı LPG ve yangın söndürme tüpleri gibi tüplerde bulunur ve kapalı kap içerisindeki gazın basınç değerini gösterir. (Ders kitabı 72. sayfadaki resimler) 26
Gaz basıncından faydalanma : Gazların sıkıştırıldıklarında ısınır, genleştirildiklerinde de soğur. Günlük hayatta sıkça kullanılan klima ve buzdolapları gazların bu özelliğinden yararlanarak çalışır. 27
Örnek : I. Atmosfer basıncına II. Sıvının özkütlesine III. Balondaki gazın sıcaklığına Şekildeki manometrede h yüksekliği yukarıdakilerden hangisi ya da hangilerine bağlıdır? A) I B) I-II C)II-III D)I-II-III Örnek : Şekildeki manometrede K musluğu açılıp kapanıyor. Bu durumda aşağıdakilerden hangisi gerçekleşir? A) Civa ağzı açık kola doğru yükselir B) Civa ağzı kapalı kola doğru yükselir C) Civa seviyesinde bir değişim olmaz D) Civa önce açık kola sonra kapalı kola doğru yükselir Örnek : Açık hava basıncının 68 cm-hg olduğu bir yerde manometredeki civanın yüksekliği 12 cm olarak ölçülüyor. Gazın basıncı kaç cm-hg dir? A) 56 B) 72 C) 80 D) 90 Örnek : Kapalı uçlu manometrede ölçülen gazın hacmi kaç cm-hg dir? A) 12 B) 24 C) 36 D) 48 Örnek : Oksijen tüplerinin üzerinde, doğal gaz sayaçlarında bulunan ve benzinliklerde lâstiklerin iç basıncını ölçmeye yarayan alet aşağıdakilerden hangisidir? A) Açık uçlu manometre B) Kapalı uçlu manometre C) Metal manometre D) Civalı barometre 28