Harika bir çalışma! Merhaba sevgili öğrencim, ben Fen Bilimleri Öğretmenin. Gel şimdi bu “Kendimizi Değerlendirelim” etkinliğindeki sorulara birlikte bakalım ve adım adım, anlayarak çözelim. Eminim basınç konusunu çok iyi kavrayacaksın.
Soru 1: Bazı araçların tekerleklerinin geniş ya da çok sayıda olması, iş makinesinin paletli olmasının nedeni nedir? Aşağıda verilen noktalı yere kısaca yazınız.
Harika bir gözlem sorusu! Bu sorunun cevabı tek bir kelimede saklı: BASINÇ.
Unutma ki, katıların basıncı iki şeye bağlıdır: Cismin ağırlığına (kuvvet) ve yere temas ettiği yüzey alanına. Formülümüz neydi?
Basınç = Kuvvet / Yüzey Alanı
Adım 1: Resimdeki tanker gibi büyük kamyonlar, tırlar veya paletli iş makineleri (mesela tanklar, dozerler) çok ağırdır. Yani yere uyguladıkları kuvvet çok fazladır.
Adım 2: Eğer bu araçların tekerlekleri normal bir araba gibi küçük ve az sayıda olsaydı, tüm o ağırlık küçücük bir alana binerdi. Bu da çok yüksek bir basınç oluştururdu. Yüksek basınç ise aracın toprağa, çamura ve hatta asfalta batmasına neden olurdu.
Adım 3: İşte bu yüzden mühendisler bir çözüm bulmuşlar: Yüzey alanını artırmak! Tekerlek sayısını artırarak, tekerlekleri daha geniş yaparak veya palet kullanarak aracın yerle temas eden yüzey alanını büyütürler.
Sonuç: Yüzey alanı arttığı için, aynı ağırlık daha geniş bir alana yayılır ve böylece aracın yere yaptığı basınç azalır. Bu sayede araçlar, yumuşak zeminlerde bile batmadan rahatça hareket edebilir.
Soru 2: Yanda G ağırlıklı özdeş cisimler farklı şekillerde verilmiştir. Bu cisimlerin zemine yaptıkları basınçları büyükten küçüğe doğru sıralayınız.
Bu da klasik bir basınç karşılaştırma sorusu. Yine aynı formülü kullanacağız: Basınç = Ağırlık / Yüzey Alanı. Haydi her bir şekil için durumu inceleyelim. Her bir küpün taban alanına “S” diyelim ve ağırlığına “G” diyelim.
Adım 1: Şekil I’i inceleyelim.
- Toplam Ağırlık: Sadece bir tane küp var, o zaman ağırlık G kadardır.
- Yüzey Alanı: Yere sadece bir küpün tabanı değiyor, yani yüzey alanı S kadardır.
- Basınç (P₁): G / S
Adım 2: Şekil II’yi inceleyelim.
- Toplam Ağırlık: Üst üste iki küp var. O zaman toplam ağırlık 2G olur.
- Yüzey Alanı: Yere yine sadece alttaki bir küpün tabanı değiyor. Yani yüzey alanı S kadardır.
- Basınç (P₂): 2G / S
Adım 3: Şekil III’ü inceleyelim.
- Toplam Ağırlık: Toplamda üç küp var. O zaman toplam ağırlık 3G olur.
- Yüzey Alanı: Bu sefer yere alttaki iki küpün tabanı değiyor. Yani yüzey alanı 2S kadardır.
- Basınç (P₃): 3G / 2S (Bu da 1,5 x G/S demektir.)
Adım 4: Karşılaştırma yapalım.
- P₁ = 1 (G/S)
- P₂ = 2 (G/S)
- P₃ = 1,5 (G/S)
Sayıları büyükten küçüğe sıraladığımızda 2 > 1,5 > 1 olduğunu görürüz.
Sonuç: Basınçların büyükten küçüğe doğru sıralaması II > III > I şeklinde olmalıdır.
Soru 3: Yandaki görselde tartı üzerine çıkan bir çocuk gösterilmiştir. Bu çocuğun tek ayağını kaldırması sonucunda;
Bu soru dikkat gerektiren, çok güzel bir soru. Üç farklı durumu inceleyeceğiz.
- a) Tartıda okunan değer nasıl değişir? Açıklayınız.
Adım 1: Tartının (baskülün) ne ölçtüğünü hatırlayalım. Tartı, üzerine uygulanan toplam dikey kuvveti, yani ağırlığı ölçer.
Adım 2: Çocuk tek ayağını kaldırdığında vücudundan bir parça eksilir mi? Hayır. Çocuğun kütlesi ve dolayısıyla ağırlığı değişir mi? Hayır.
Sonuç: Çocuğun ağırlığı değişmediği için tartının ölçeceği değer de değişmez.
- b) Çocuğun tartıya yaptığı basınç nasıl değişir? Açıklayınız.
Adım 1: Basınç formülümüzü tekrar hatırlayalım: Basınç = Kuvvet / Yüzey Alanı.
Adım 2: Burada kuvvet, çocuğun ağırlığıdır ve bir önceki şıkta söylediğimiz gibi ağırlık değişmiyor.
Adım 3: Peki yüzey alanı? Çocuk iki ayağıyla tartıya basarken yüzey alanı iki ayak tabanı kadardır. Tek ayağını kaldırdığında ise tartıya temas eden yüzey alanı tek ayak tabanına düşer. Yani yüzey alanı azalır (yaklaşık olarak yarıya iner).
Adım 4: Formülde pay (Kuvvet) sabitken, payda (Yüzey Alanı) küçülürse, sonuç ne olur? Tabii ki büyür!
Sonuç: Çocuğun tartıya yaptığı basınç artar.
- c) Tartının zemine yaptığı basınç nasıl değişir? Açıklayınız.
Adım 1: Bu sefer “kim kime” basınç yapıyor, ona odaklanalım. Soru, tartının zemine yaptığı basıncı soruyor.
Adım 2: Zemine etki eden kuvvet nedir? Çocuğun ağırlığı + tartının kendi ağırlığıdır. Çocuk tek ayağını kaldırdığında bu toplam ağırlık değişir mi? Hayır, değişmez.
Adım 3: Peki zemine temas eden yüzey alanı nedir? Bu da tartının taban alanıdır. Tartının şekli değişmediğine göre, zemine temas eden yüzey alanı da değişmez.
Adım 4: Basınç formülüne geri dönelim. Hem kuvvet (toplam ağırlık) değişmiyor, hem de yüzey alanı (tartının tabanı) değişmiyor. O zaman basınç da değişemez.
Sonuç: Tartının zemine yaptığı basınç değişmez.
Umarım tüm çözümler anlaşılır olmuştur. Unutma, Fen Bilimleri’nde en önemli şey, neyin neden olduğunu sorgulamaktır. Başarılar dilerim!