Harika bir çalışma! Fen Bilimleri dersimizin en önemli konularından olan “Basınç” ünitesiyle ilgili bu soruları birlikte analiz edelim ve çözelim. Haydi başlayalım!
6) Toricelli, deneyinde cıva doldurduğu yaklaşık bir metrelik tüpün ağzını kapatmış ve tüpü (ağzı cıva içinde kalacak şekilde) cıva dolu bir kaba batırdıktan sonra tüpün ucunu açmıştır. Tüpün içinde cıva seviyesi alçalmış ve belli bir seviyede (76 cm civarında) cıva sütunu ile bir miktar boşluk oluşmuştur.
Buna göre deney ile ilgili
I. Cıva yerine yoğunluğu cıvadan daha az olan bir sıvı kullanılırsa borudaki sıvının yüksekliği artar.
II. Cam borunun kesiti değiştirilerek daha kalın bir boru kullanılırsa borudaki cıva seviyesi azalır.
III. Açık hava basıncının etkisiyle borudaki cıvanın yüksekliği belli bir seviyede sabit kalır.
ifadelerinden hangileri doğrudur?
A) I ve II
B) I ve III
C) II ve III
D) I, II ve III
Çözüm:
Merhaba arkadaşlar! Bu soru, açık hava basıncını ölçtüğümüz meşhur Torricelli deneyi ile ilgili. Gelin bu deneyi ve sonuçlarını adım adım inceleyelim.
Unutmayın, bu deneyde cam borudaki cıva sütununun ağırlığının oluşturduğu basınç ile dışarıdaki kabın yüzeyine etki eden açık hava basıncı birbirini dengeler. İşte bu denge anında cıva seviyesi sabit kalır.
- Adım 1: I. ifadeyi inceleyelim.
“Cıva yerine yoğunluğu cıvadan daha az olan bir sıvı kullanılırsa borudaki sıvının yüksekliği artar.”
Açık hava basıncı sabit. Bu basıncı dengelemek için cıva gibi çok yoğun bir sıvı kullandığımızda 76 cm’lik bir yükseklik yeterli oluyor. Eğer cıva yerine su gibi daha az yoğun bir sıvı kullansaydık, aynı basıncı dengelemek için çok daha yüksek bir sıvı sütununa ihtiyacımız olurdu. Hatta su kullansaydık bu yükseklik yaklaşık 10,5 metre olurdu! Dolayısıyla bu ifade doğrudur. - Adım 2: II. ifadeyi inceleyelim.
“Cam borunun kesiti değiştirilerek daha kalın bir boru kullanılırsa borudaki cıva seviyesi azalır.”
Sıvı basıncını hesaplarken nelere dikkat ediyorduk? Sıvının yüksekliğine ve yoğunluğuna. Borunun kalın ya da ince olması, yani kesit alanı, sıvı basıncını etkilemez. Bu yüzden daha kalın bir boru da kullansak, daha ince bir boru da kullansak açık hava basıncı değişmediği sürece cıva seviyesi değişmez, 76 cm’de kalır. Dolayısıyla bu ifade yanlıştır. - Adım 3: III. ifadeyi inceleyelim.
“Açık hava basıncının etkisiyle borudaki cıvanın yüksekliği belli bir seviyede sabit kalır.”
Bu, deneyin temel mantığıdır. Kaptaki cıvaya dışarıdan etki eden açık hava basıncı, borunun içindeki cıvayı yukarıda tutan kuvvettir. Cıvanın ağırlığı ile açık hava basıncı dengelendiğinde cıva seviyesi sabitlenir. Bu ifade deneyin amacını ve sonucunu özetliyor. Dolayısıyla bu ifade doğrudur.
Sonuç:
Gördüğümüz gibi I. ve III. ifadeler doğru, II. ifade ise yanlıştır. Bu durumda doğru cevabımız B seçeneğidir.
7) Katılarda basınç; cismin ağırlığı ile doğru, cismin yerle temas eden yüzey alanı ile ters orantılı olarak değişir. Aşağıda özdeş cisimler kullanılarak kum zemin üzerinde oluşturulmuş düzenekler harflerle isimlendirilerek verilmiştir.
Düzeneklerin kum zemine yaptığı basınçlarla ilgili
I. N düzeneğinde kum zemine etki eden basınç en büyüktür.
II. L düzeneğinde kum zemine etki eden basınç en küçüktür.
III. K, M ve N düzeneklerinde kum zemine etki eden basınçlar eşittir.
ifadelerinden hangileri doğrudur?
A) Yalnız I
B) Yalnız II
C) I ve III
D) II ve III
Çözüm:
Sevgili öğrenciler, bu soruda katı basıncını karşılaştırmamız isteniyor. Katı basıncının sihirli formülünü bir hatırlayalım, neydi?
Basınç = Ağırlık / Yüzey Alanı.
Basıncın büyük olması için ya ağırlığı artırmalıyız ya da yüzey alanını küçültmeliyiz. Şimdi düzenekleri tek tek bu formüle göre değerlendirelim. Özdeş cisimler kullanıldığı için her bir bloğun ağırlığına “G”, geniş yüzey alanına “S” diyelim. N düzeneğindeki gibi ince ucu ise çok daha küçük bir alanı temsil eder.
- Adım 1: Her bir düzeneğin basıncını hesaplayalım.
- K Düzeneği: 3 blok var, yani ağırlık 3G. Yere temas eden alan 1 blok tabanı, yani S.
Basınç (PK) = 3G / S - L Düzeneği: 2 blok var, yani ağırlık 2G. Yere temas eden alan 1 blok tabanı, yani S.
Basınç (PL) = 2G / S - M Düzeneği: 2 blok var, yani ağırlık 2G. Yere temas eden alan 2 blok tabanı, yani 2S.
Basınç (PM) = 2G / 2S = G / S - N Düzeneği: 2 blok var, yani ağırlık 2G. Yere temas eden alan ise çok küçük bir yüzey. Bu alana “A” diyelim. “A” alanı “S” alanından çok daha küçüktür.
Basınç (PN) = 2G / A
- K Düzeneği: 3 blok var, yani ağırlık 3G. Yere temas eden alan 1 blok tabanı, yani S.
- Adım 2: Basınçları karşılaştıralım ve ifadeleri değerlendirelim.
Yüzey alanı (payda) ne kadar küçükse, basınç o kadar büyük olur. N düzeneğinde yüzey alanı en küçük olduğu için basıncı en büyüktür. M düzeneğinde ise ağırlığa göre yüzey alanı en geniş olduğu için basıncı en küçüktür.Sıralamamız şöyle olur: PN > PK > PL > PM
Şimdi ifadelere bakalım:
I. ifade:“N düzeneğinde kum zemine etki eden basınç en büyüktür.” → Yaptığımız sıralamaya göre bu ifade doğrudur.
II. ifade:“L düzeneğinde kum zemine etki eden basınç en küçüktür.” → Sıralamamıza göre en küçük basınç M düzeneğindedir. Bu ifade yanlıştır.
III. ifade:“K, M ve N düzeneklerinde kum zemine etki eden basınçlar eşittir.” → Hesapladığımız bütün basınç değerleri birbirinden farklıdır. Bu ifade de yanlıştır.
Sonuç:
Değerlendirmelerimiz sonucunda sadece I. ifadenin doğru olduğunu bulduk. Bu yüzden doğru cevabımız A seçeneğidir.