Merhaba sevgili öğrencilerim! Bugünkü dersimizde öğrendiklerimizi pekiştirecek harika sorular çözeceğiz. Hazırsanız başlayalım!
1. Aşağıda kütle ve ağırlık ile ilgili özellikler verilmiştir. Bu özellikleri, kütle ve ağırlık kavramlarına ait olmalarına göre ilgili kutucuğa yazınız.
a. Dinamometre ile ölçülür.
b. Madde miktarıdır.
c. Bulunduğu konuma göre değişir.
d. Eşit kollu terazi ile ölçülür.
e. Birimi N’dır.
f. Cisimlere etki eden yer çekimi kuvvetidir.
g. Birim g, kg ve t’dur.
. Bulunduğu konuma göre değişmez.
Çözüm:
Bu soruda kütle ve ağırlığın temel özelliklerini ayırt etmemiz gerekiyor. Hatırlayalım, kütle bir cismin madde miktarıdır ve her yerde aynıdır. Ağırlık ise cisme etki eden yer çekimi kuvvetidir ve bulunulan konuma göre değişir.
KÜTLE
- Madde miktarıdır.
- Eşit kollu terazi ile ölçülür.
- Birim g, kg ve t’dur.
- Bulunduğu konuma göre değişmez.
AĞIRLIK
- Dinamometre ile ölçülür.
- Bulunduğu konuma göre değişir.
- Birimi N’dır.
- Cisimlere etki eden yer çekimi kuvvetidir.
2. 120 kg kütleli bir un çuvalı ile ilgili aşağıdaki soruları yanıtlayınız.
a. Dünya’daki ağırlığı için ne söylenebilir?
Çözüm:
Kütlesi 120 kg olan bir un çuvalının Dünya’daki ağırlığını bulmak için yer çekimi ivmesini kullanırız. Yer çekimi ivmesi yaklaşık olarak 9.8 m/s²’dir. Ağırlık = kütle x yer çekimi ivmesi formülünü kullanırız. Ancak soruda bize sadece Dünya’daki ağırlığı için ne söylenebileceği soruluyor. Kütle sabit olduğu için, Dünya’nın yer çekimi kuvveti altında belirli bir ağırlığı olacaktır.
Dünya’daki ağırlığı için söylenebilecek şey, belli bir değere sahip olacağıdır. Eğer birim olarak Newton (N) cinsinden hesaplamak istersek, yaklaşık olarak 120 kg * 9.8 m/s² = 1176 N olur.
b. Ay’daki kütlesi kaç kg’dır? Neden?
Çözüm:
Kütle, bir cismin madde miktarıdır ve nerede olursa olsun değişmez. Yani Ay’da da, uzayda da, Dünya’da da aynıdır. Bu yüzden un çuvalının Ay’daki kütlesi de 120 kg’dır.
c. Ay’daki ağırlığı için ne söylenebilir?
Çözüm:
Ay’ın yer çekimi Dünya’nın yer çekiminden daha azdır (yaklaşık altıda biri kadar). Ağırlık, yer çekimi kuvvetiyle doğru orantılı olduğu için, un çuvalının Ay’daki ağırlığı Dünya’daki ağırlığından daha az olacaktır. Yani Ay’daki ağırlığı için söylenebilecek şey, Dünya’daki ağırlığından daha az olacağıdır.
3. Bir cismin ağırlığı, sırasıyla yeryüzünde, yeryüzünün 1000 m yükseklikte ve 3000 m yükseklikte ölçülüyor. Buna göre I, II ve III numaralı noktalardaki dinamometrelerde okunan değerler arasında nasıl bir ilişki vardır?
Çözüm:
Bu soruyu anlamak için yer çekimi kuvvetinin yerden yükseldikçe nasıl değiştiğini hatırlamamız gerekiyor. Yer çekimi kuvveti, kütlelerin birbirini çekmesinden kaynaklanır. Dünya’nın merkezinden uzaklaştıkça, bu çekim kuvveti azalır. Dolayısıyla, cismin ağırlığı da azalır.
Soruda verilen noktalara bakalım:
- I noktası: Yeryüzünde (Dünya’nın merkezine en yakın).
- II noktası: Yeryüzünün 1000 m yükseklikte.
- III noktası: Yeryüzünün 3000 m yükseklikte (Dünya’nın merkezinden en uzak).
Bu durumda, Dünya’nın merkezine en yakın olan I noktasında cismin ağırlığı en fazla olacaktır. Yükseldikçe ağırlık azalacağı için II noktasındaki ağırlık I noktasından az, III noktasındaki ağırlık ise II noktasından da az olacaktır.
Bu nedenle, dinamometrelerde okunan değerler arasındaki ilişki şu şekildedir:
I > II > III
Yani, yeryüzündeki ağırlık en fazladır, sonra 1000 m yükseklikteki ve en az da 3000 m yükseklikteki ağırlıktır.
4. Bir cismin ağırlığı sırasıyla önce deniz kenarında (A noktası), sonra bir dağın tepesinde (B noktası) ve en son olarak da daha yüksek bir dağın zirvesinde (C noktası) ölçülüyor. Buna göre, belirtilen noktalarda ölçülen ağırlık değerlerinin büyükten küçüğe doğru sıralaması nasıl olmalıdır?
Çözüm:
Bu soruda da tıpkı önceki soruda olduğu gibi yer çekimi kuvvetinin yükseklikle değişimini dikkate alacağız. Deniz kenarı, genellikle Dünya’nın merkezine en yakın konumlardan biridir. Dağların tepeleri ise deniz seviyesinden daha yüksektedir.
Şimdi noktaları inceleyelim:
- A noktası: Deniz kenarında. Bu nokta, genellikle ölçüm yapılan yerler arasında Dünya’nın merkezine en yakındır.
- B noktası: Bir dağın tepesinde. Bu nokta, deniz kenarından daha yüksektedir.
- C noktası: Daha yüksek bir dağın zirvesinde. Bu nokta, B noktasından da daha yüksektedir.
Yer çekimi kuvveti, Dünya’nın merkezinden uzaklaştıkça azalır. Bu nedenle, merkezden en uzak olan C noktasında ağırlık en az olacaktır. Merkezden en yakın olan A noktasında ise ağırlık en fazla olacaktır. B noktası ise bu ikisinin arasında bir konumdadır.
Buna göre, ölçülen ağırlık değerlerinin büyükten küçüğe doğru sıralaması şöyle olmalıdır:
A > B > C
Yani, deniz kenarındaki ağırlık en fazladır, sonra dağın tepesindeki ve en az da daha yüksek dağın zirvesindeki ağırlıktır.