Merhaba sevgili öğrencilerim!
Fen Bilimleri dersimize hoş geldiniz. Bugün sizlerle basınç ünitesiyle ilgili çok güzel üç soruyu birlikte analiz edip çözeceğiz. Bu sorular, katı ve gaz basıncı konularını ne kadar iyi anladığımızı ölçmek için harika birer fırsat. Hazırsanız, haydi başlayalım!
***
18. Soru: Katı maddeler, ağırlıklarından dolayı bulundukları yüzeye kuvvet uygular ve böylece basınç oluşur. Katı maddelerin bulundukları yüzeye uyguladıkları basıncın büyüklüğü aşağıdaki iki etkene bağlıdır:
- Uyguladıkları kuvvetle doğru orantılıdır.
- Temas ettikleri yüzey alanı ile ters orantılıdır.
Görselde yerli ve millî tankımız Altay’ın prototipi verilmiştir. Tankın paletlerini basıncın az olması şeklinde tasarlanmıştır.
Aşağıda verilenlerden hangisi benzer duruma örnek verilebilir?
A) Makasın daha iyi kesmesi için keskin tarafının bilenmesi
B) Kışın araçların tekerine zincir takılması
C) Binaların kolon sayısının artırılması
D) Enjektörlerin ucunun sivri olması
Çözüm:
Bu soruyu çözmek için önce tankın paletlerinin neden basıncı azalttığını anlamamız gerekiyor. Unutmayın, katı basıncının formülü şöyledir: Basınç = Kuvvet (Ağırlık) / Yüzey Alanı.
Adım 1: Tank örneğini analiz edelim. Tanklar çok ağır araçlardır. Eğer normal tekerlekleri olsaydı, tüm ağırlıkları küçücük bir alana biner ve toprağa, çamura veya asfalta batarlardı. Bunu engellemek için tanklara geniş paletler takılır. Bu paletler, tankın yere temas ettiği yüzey alanını çok fazla artırır. Formülümüze göre, yüzey alanı (paydadaki sayı) artarsa, basınç (sonuç) azalır. Yani tankın amacı, yüzey alanını artırarak basıncı azaltmaktır.
Adım 2: Şimdi şıklarda aynı mantıkla, yani yüzey alanını artırıp basıncı azaltan bir örnek arayalım.
- A) Makasın bilenmesi: Makasın ucu sivriltilir, yani yüzey alanı azaltılır. Bu sayede basınç artar ve daha kolay keser. Bu, tankın tam tersi bir durum.
- B) Tekere zincir takılması: Zincir, tekerleğin karla veya buzla temas eden yüzey alanını azaltır. Bu da basıncı artırarak aracın kaymasını engeller. Bu da tankın tam tersi.
- C) Binaların kolon sayısının artırılması: Çok katlı, ağır bir binanın tüm yükünü birkaç kolon taşısa, zemine çok büyük bir basınç uygulanır ve bina çökebilir. Kolon sayısını artırdığımızda, binanın ağırlığını daha geniş bir yüzey alanına yaymış oluruz. Yüzey alanı arttığı için zemine uygulanan basınç azalır ve bina daha sağlam olur. İşte bu, tank örneğiyle birebir aynı mantık!
- D) Enjektör ucunun sivri olması: Enjektörün iğne ucu çok sivridir, yani yüzey alanı çok küçüktür. Bu sayede küçük bir kuvvetle bile deriye çok yüksek bir basınç uygulanır ve iğne kolayca girer. Bu da tankın tam tersi bir durumdur.
Sonuç:
Doğru cevap C seçeneğidir.
***
19. Soru: Hamza Bey, yağ tenekesinden yağdanlığa huni yardımıyla yağ doldurmak istiyor. Huniyi yağdanlığın ağız kısmına kenarlardan hava almayacak şekilde yerleştiriyor. Bir süre sonra yağ huninin üst kısmına kadar yükseltilirse rağmen yağdanlığa akmıyor. Huniyi biraz yukarı kaldırıp yağın akmasını sağlıyor.
Buna göre huninin yukarıya kaldırıldığında yağın yağdanlığa akmasının sebebi aşağıdakilerden hangisi olabilir?
A) Hunideki yağın miktarının azalması
B) Yağdanlıktaki sıvı basıncının artması
C) Hunideki yağa etki eden gaz basıncının dengelenmesi
D) Yağdanlıktaki hava basıncının artması
Çözüm:
Bu soru, açık hava basıncının ne kadar güçlü olduğunu gösteren harika bir örnek. Gelin adım adım ne olduğunu inceleyelim.
Adım 1: Yağ neden başta akmıyor? Hamza Bey huniyi yağdanlığın ağzına hava sızdırmayacak şekilde koyduğunda, içeri akan yağ, yağdanlığın içindeki havayı sıkıştırmaya başlar. Dışarı çıkacak yeri olmayan bu hava sıkıştıkça basıncı artar. Bir noktadan sonra, içerideki sıkışan havanın basıncı o kadar yükselir ki, huniden akan yağı yukarı doğru iterek akmasını engeller. Yani içerideki gaz basıncı, dışarıdaki açık hava basıncını ve yağın ağırlığını dengeler.
Adım 2: Huni kaldırılınca yağ neden akmaya başlıyor? Huni hafifçe yukarı kaldırıldığında, yağdanlığın ağzında küçük bir boşluk oluşur. Bu boşluktan, içeride sıkışmış olan yüksek basınçlı hava dışarı çıkar ve aynı anda dışarıdaki hava (yani açık hava) içeri girer. Bu durumda, yağdanlığın içindeki hava basıncı ile dışarıdaki hava basıncı eşitlenir, yani dengelenir. Artık yağı durduran o yüksek basınç kalmadığı için, açık hava basıncı hunideki yağa üstten baskı uygular ve yağ kendi ağırlığıyla rahatça yağdanlığa akar.
Adım 3: Şıkları değerlendirelim. Yağın tekrar akmasını sağlayan olay, içerideki ve dışarıdaki gaz basınçlarının eşitlenmesidir. C seçeneğindeki “Hunideki yağa etki eden gaz basıncının dengelenmesi” ifadesi bu durumu en iyi şekilde açıklar. Çünkü yağı durduran şey içerideki dengesiz (yüksek) gaz basıncıydı, akmasını sağlayan şey ise bu basıncın dışarıyla dengelenmesidir.
Sonuç:
Doğru cevap C seçeneğidir.
***
20. Soru: Aşağıda taban alanları ve içerdikleri kum miktarları farklı olan üç adet aynı tip kova, kum havuzuna yerleştirilmiştir.
Buna göre kovaların zemine uyguladıkları katı basınçları arasındaki ilişki aşağıdakilerden hangisinde doğru verilmiştir?
A) II > I > III
B) III > I > II
C) I > III > II
D) II > III > I
Çözüm:
Bu soruyu çözmek için yine katı basıncı formülümüzü kullanacağız. Hadi her bir kovanın basıncını tek tek hesaplayalım ve karşılaştıralım.
Formülümüzü hatırlayalım: Basınç = Ağırlık / Yüzey Alanı. Soruda bize kütle verilmiş, biz bunu ağırlık olarak kabul edebiliriz çünkü yer çekimi hepsi için aynı.
Adım 1: Her bir kovanın basıncını hesaplayalım.
- I. Kova:
Ağırlığı = 5 kg
Yüzey Alanı = 2S
Basınç (P_I) = 5 / 2S = 2,5 / S
- II. Kova:
Ağırlığı = 8 kg
Yüzey Alanı = 4S
Basınç (P_II) = 8 / 4S = 2 / S
- III. Kova:
Ağırlığı = 3 kg
Yüzey Alanı = S
Basınç (P_III) = 3 / S = 3 / S
Adım 2: Hesapladığımız basınç değerlerini karşılaştıralım. Paydalarındaki “S” hepsinde ortak olduğu için sadece katsayılarına bakmamız yeterli.
- P_I = 2,5
- P_II = 2
- P_III = 3
Bu sayıları büyükten küçüğe doğru sıraladığımızda: 3 > 2,5 > 2 sonucunu elde ederiz.
Adım 3: Bu sıralamayı kovaların numaralarına göre yazalım.
P_III > P_I > P_II
Bu sıralama, B seçeneğinde doğru olarak verilmiştir.
Sonuç:
Doğru cevap B seçeneğidir.
***
Umarım çözümler anlaşılır olmuştur. Unutmayın, Fen Bilimleri’nde en önemli şey, olayların arkasındaki temel prensipleri anlamaktır. Formülleri ezberlemek yerine mantığını kavrarsanız, tüm soruları kolayca çözebilirsiniz. Başarılar dilerim