Merhaba sevgili öğrencilerim!
Bugün sizlerle basınç konusuyla ilgili iki güzel soruyu çözeceğiz. Biliyorsunuz, basınç konusu hem sıvılarda hem de katılarda karşımıza çıkıyor ve günlük hayattan pek çok örnekle dolu. Haydi gelin, bu soruları adım adım inceleyerek konuyu daha da pekiştirelim.
3) Görseldeki kap, birim zamanda eşit miktarda su akıtan bir muslukla 10 dakikada doldurulmuştur. Buna göre K noktasında meydana gelen sıvı basıncı-zaman grafiğini aşağıya çiziniz.
Bu soruyu çözmek için önce sıvı basıncının neye bağlı olduğunu hatırlamamız gerekiyor. Sıvı basıncı, sıvının derinliğine (h) ve yoğunluğuna (d) bağlıdır. Kabımıza hep aynı sıvı, yani su dolduğu için yoğunluk değişmeyecek. O zaman bizim için en önemli şey K noktasının üzerindeki suyun derinliği, yani yüksekliği olacak. Musluk eşit miktarda su akıttığı için, kabın şekli suyun ne kadar hızlı yükseleceğini belirleyecek.
Unutmayın: Kabın dar olduğu yerlerde su seviyesi hızlı yükselir, geniş olduğu yerlerde ise yavaş yükselir.
Şimdi kabın doluşunu adım adım inceleyelim:
- Adım 1: İlk Bölmenin Dolması
Su akmaya başladığında, önce K noktasının da bulunduğu alttaki iki bölmeden soldaki dolmaya başlar. Bu bölme dar olduğu için su seviyesi hızlı bir şekilde yükselecektir. Su seviyesi arttıkça K noktasındaki basınç da doğru orantılı ve hızlı bir şekilde artar. Kabın şekline bakarsak, alt kısımdaki iki bölmenin toplam 4 birimlik hacmi, üstteki geniş bölmenin ise 6 birimlik hacmi var. Toplam 10 birimlik hacim 10 dakikada doluyorsa, her birim 1 dakikada dolar. Soldaki 2 birimlik bölme 2 dakikada dolar. - Adım 2: İkinci Bölmenin Dolması
Soldaki dar bölme tamamen dolduktan sonra, su ortadaki engelin üzerinden taşıp sağdaki dar bölmeyi doldurmaya başlar. Bu sırada soldaki bölmedeki suyun yüksekliği sabit kalır, değişmez. Sağdaki bölme dolana kadar K noktasının üzerindeki su yüksekliği artmayacağı için, K noktasındaki sıvı basıncı bir süreliğine sabit kalır. Sağdaki 2 birimlik bölme de 2 dakikada dolar. Yani 2. dakika ile 4. dakika arasında basınç değişmez. - Adım 3: Üst Kısmın Dolması
Alttaki iki bölme de dolduktan sonra (toplam 4 dakika geçti), su artık kabın daha geniş olan üst kısmında birikmeye başlar. Kabın bu kısmı, alttaki tek bir bölmeye göre daha geniş olduğu için su seviyesi artık daha yavaş yükselecektir. Su seviyesi yavaş yükseldiği için K noktasındaki basınç da yavaş bir şekilde artmaya devam edecektir. Bu kısım 6 birimlik hacme sahip olduğu için dolması 6 dakika sürer (4. dakikadan 10. dakikaya kadar).
Sonuç:
Çizeceğimiz grafik şöyle olmalı:
- İlk 2 dakika boyunca basıncın hızla arttığı dik bir çizgi.
- 2. ve 4. dakikalar arasında basıncın sabit kaldığı yatay bir çizgi.
- 4. ve 10. dakikalar arasında basıncın yavaş yavaş arttığı, ilk durumdan daha az eğimli bir çizgi.
Ç) 1) Katı hâldeki cisimlerin zemine uyguladığı basınç, temas yüzeyi ile ters orantılıdır. Günlük hayatta basıncın etkisini artırmaya ve azaltmaya yönelik uygulamalarla ilgili hazırlanan posterde aşağıdaki görseller kullanılacaktır. Buna göre posterdeki görsellerin basıncı artırmaya ve azaltmaya yönelik sınıflandırılması aşağıdakilerden hangisinde doğru olarak verilmiştir?
Sevgili arkadaşlar, bu soruda da katı basıncının temel prensibini hatırlamalıyız. Katı basıncı, bir cismin ağırlığına (kuvvet) ve yere temas ettiği yüzey alanına bağlıdır. Formülümüz neydi? Basınç = Ağırlık / Yüzey Alanı.
Bu formüle göre:
- Basıncı artırmak istiyorsak, yüzey alanını küçültmemiz gerekir. (Sivri uçlar, keskin kenarlar gibi)
- Basıncı azaltmak istiyorsak, yüzey alanını büyütmemiz gerekir. (Geniş tabanlar gibi)
Şimdi görselleri bu bilgiyle tek tek değerlendirelim:
- 1. Kayak takımları: Kayakların altı geniştir. Bu sayede kayakçının ağırlığı geniş bir alana yayılır ve kara batması engellenir. Yani amaç basıncı azaltmaktır.
- 2. Kramponlar: Kramponların altındaki çiviler çok sivridir, yani yüzey alanı çok küçüktür. Bu sayede futbolcunun ağırlığı bu küçük noktalarda toplanır ve çimene saplanarak kaymasını engeller. Amaç basıncı artırmaktır.
- 3. Tank paletleri: Tanklar çok ağırdır. Geniş paletler sayesinde bu ağırlık çok geniş bir yüzeye dağıtılır ve tankın toprağa batması önlenir. Amaç basıncı azaltmaktır.
- 4. Araç lastiklerine zincir takılması: Zincir, lastiğin yola temas eden yüzey alanını küçültür. Bu sayede basınç artar ve zincirin buza daha iyi tutunması sağlanır. Amaç basıncı artırmaktır.
- 5. Ördeklerin perdeli ayakları: Perde, ördeğin ayağının yüzey alanını artırır. Bu da ördeğin çamura batmadan yürümesine yardımcı olur. Amaç basıncı azaltmaktır.
- 6. Çatalın sivri uçları: Çatalın uçlarının sivri olması, küçük bir kuvvetle bile yiyeceğe kolayca batmasını sağlar. Çünkü yüzey alanı küçüktür. Amaç basıncı artırmaktır.
Şimdi sınıflandıralım:
Basıncı Azaltmak İçin Olanlar: 1 (Kayak), 3 (Tank Paleti), 5 (Ördek Ayağı)
Basıncı Artırmak İçin Olanlar: 2 (Krampon), 4 (Zincir), 6 (Çatal)
Bu sınıflandırmaya uyan şıkkı bulalım:
- A) 1, 3, 5 – 2, 4, 6
- B) 1, 2, 6 – 3, 4, 5
- C) 3, 4, 6 – 1, 2, 5
- D) 1, 4, 6 – 2, 3, 5
Sonuç:
Bizim yaptığımız sınıflandırma ile A şıkkı birebir uyuşuyor. Bu yüzden doğru cevap A seçeneğidir.
Umarım açıklamalarım faydalı olmuştur. Unutmayın, Fen Bilimleri dersi günlük hayatımızdaki olayları anlamak için harika bir araçtır. Başarılar dilerim!