Harika bir test! Hadi gel bu soruları birlikte, adım adım inceleyerek çözelim. Fen Bilimleri’nin en zevkli konularından biri olan Basınç ünitesindeyiz. Hazırsan başlayalım!
Soru 4: Sıvı basıncının sıvının yoğunluğuna bağlı olup olmadığını deney yaparak gözlemlemek isteyen Sema, verilen kaplardan hangi ikisini seçerse amacına ulaşamaz?
Merhaba sevgili öğrencim, bu soruda bir deney tasarlamamız isteniyor. Bilimsel bir deney yaparken neyi araştırıyorsak sadece onu değiştirmeli, diğer her şeyi aynı tutmalıyız. Buna kontrollü deney diyoruz.
Adım 1: Deneyin Amacını Anlayalım
Sema, sıvı basıncının sıvının yoğunluğuna bağlı olup olmadığını araştırmak istiyor. Bu durumda Sema’nın deneyi için;
- Değiştireceği şey (bağımsız değişken): Sıvının yoğunluğu (d) olmalı. Yani seçeceği kaplardaki sıvıların yoğunlukları birbirinden farklı olmalı.
- Aynı tutacağı şey (sabit tutulan değişken): Sıvının derinliği (h) olmalı. Yani seçeceği kaplardaki sıvıların derinlikleri birbiriyle aynı olmalı.
Adım 2: Şıkları İnceleyelim
Soru bizden amacına ulaşamayacağı, yani hatalı bir deney kurulumunu bulmamızı istiyor. Bu, ya derinliklerin farklı olduğu ya da hem derinliklerin hem de yoğunlukların aynı anda farklı olduğu bir seçim olacaktır.
- A) X ve Z: X’in yoğunluğu ‘d’, Z’nin yoğunluğu ‘d/2’. Yoğunluklar farklı. İkisinin de derinliği ‘h’, yani aynı. Bu seçim doğru bir deney olur.
- B) Y ve Z: Y’nin yoğunluğu ‘2d’, Z’nin yoğunluğu ‘d/2’. Yoğunluklar farklı. İkisinin de derinliği ‘h’, yani aynı. Bu seçim de doğru bir deney olur.
- C) X ve Y: X’in yoğunluğu ‘d’, Y’nin yoğunluğu ‘2d’. Yoğunluklar farklı. İkisinin de derinliği ‘h’, yani aynı. Bu seçim de doğru bir deney olur.
- D) Z ve T: Z’nin yoğunluğu ‘d/2’, T’nin yoğunluğu ‘d’. Yoğunluklar farklı. Ancak Z’nin derinliği ‘h’ iken, T’nin derinliği ‘h/2’. Derinlikler de farklı! Bu durumda basınç farkının yoğunluktan mı yoksa derinlikten mi kaynaklandığını anlayamayız. Bu seçimle amacına ulaşamaz.
Sonuç: Sema, hem yoğunluğu hem de derinliği farklı olan Z ve T kaplarını seçerse, yoğunluğun basınca etkisini tek başına gözlemleyemez. Bu yüzden doğru cevap D şıkkıdır.
Soru 5: İçerisinde su ve zeytinyağı bulunan özdeş kaplara eşit derinlikte olacak şekilde A ve B noktalarından özdeş delikler açılıyor. Sıvıların zemindeki ilerleme miktarı da şekildeki gibi olduğuna göre;
I. B noktasındaki sıvı basıncı A noktasındaki sıvı basıncından daha fazladır.
II. X₁ mesafesi Y₁ mesafesinden daha büyüktür.
III. A noktasına etki eden sıvı basıncı zamanla azalır.
Yukarıda verilenlerden hangisi ya da hangileri doğrudur? (Suyun yoğunluğu zeytinyağının yoğunluğundan büyüktür.)
Bu soruyu çözmek için sıvı basıncının nelere bağlı olduğunu hatırlayalım. Sıvı basıncı, sıvının derinliğine ve yoğunluğuna bağlıdır. Formülümüzü hatırlayalım:
Basınç = Derinlik x Yoğunluk x Yer Çekimi
Adım 1: Verilen Bilgileri Değerlendirelim
- Her iki delik de sıvı yüzeyinden ‘h’ kadar derinde. Yani derinlikler eşit.
- Kaplardan birinde su, diğerinde zeytinyağı var. Yoğunlukları farklı.
- Soruda bize önemli bir ipucu verilmiş: Suyun yoğunluğu > Zeytinyağının yoğunluğu.
- Sıvının fışkırma mesafesi, o noktadaki basınçla doğru orantılıdır. Basınç ne kadar çoksa, sıvı o kadar uzağa fışkırır.
Adım 2: Öncülleri Tek Tek İnceleyelim
I. B noktasındaki sıvı basıncı A noktasındaki sıvı basıncından daha fazladır.
A noktasındaki basınç (su): PA = h x dsu
B noktasındaki basınç (zeytinyağı): PB = h x dzeytinyağı
Derinlikler (h) aynı olduğuna göre, yoğunluğu büyük olanın basıncı da büyük olur. Suyun yoğunluğu zeytinyağından büyük olduğu için A noktasındaki basınç, B noktasındaki basınçtan daha fazladır. Bu öncül ise tam tersini söylüyor, o yüzden bu ifade yanlıştır.
II. X₁ mesafesi Y₁ mesafesinden daha büyüktür.
Biraz önce A noktasındaki basıncın B’dekinden daha büyük olduğunu bulduk. Basınç ne kadar fazlaysa sıvı o kadar uzağa gider. Dolayısıyla, suyun fışkırdığı X₁ mesafesi, zeytinyağının fışkırdığı Y₁ mesafesinden daha büyük olmalıdır (X₁ > Y₁). Bu ifade doğrudur.
III. A noktasına etki eden sıvı basıncı zamanla azalır.
A noktasındaki delikten su aktıkça, kaptaki su seviyesi düşecektir. Su seviyesi düştükçe, A noktasının üzerindeki suyun derinliği (h) de azalır. Derinlik azaldığı için A noktasına etki eden sıvı basıncı da zamanla azalacaktır. Bu ifade de doğrudur.
Sonuç: II ve III numaralı ifadeler doğru. Bu durumda doğru cevabımız C şıkkıdır.
Soru 6: Yanda verilen kap ters çevrilir ise aşağıdaki açıklamalardan hangisi yanlış olur?
Harika bir soru! Bir kabı ters çevirdiğimizde hem içindeki sıvının durumunu hem de kabın yere yaptığı basıncı düşünmeliyiz.
Adım 1: Kabı Ters Çevirince Neler Olur? Hayal Edelim.
Kap şu an geniş olan tabanı (5S) üzerinde duruyor ve dar olan kısmı (2S) yukarıda. Ters çevirdiğimizde dar olan taban (2S) yere gelecek, geniş olan kısım (5S) ise yukarıda kalacak. İçindeki sıvı miktarı ise aynı kalacak.
Adım 2: Değişimleri Analiz Edelim
- Sıvı Yüksekliği: Aynı miktardaki sıvı, daha dar bir tabana dolduğunda daha fazla yükselir. Tıpkı bir bardaktaki suyu ince bir deney tüpüne döktüğümüzdeki gibi. O halde, sıvı yüksekliği (h) artar.
- Sıvı Basıncı: Sıvı basıncı derinliğe (yüksekliğe) bağlıdır. Yükseklik arttığı için kabın tabanına etki eden sıvı basıncı da artar.
- Katı Basıncı: Kabın yere yaptığı basınç, katı basıncıdır. Katı basıncı, cismin ağırlığının yere temas eden yüzey alanına bölünmesiyle bulunur. Kabı ters çevirince toplam ağırlık (kap + sıvı) değişmez. Ancak yere temas eden yüzey alanı 5S’den 2S’ye düşer, yani yüzey alanı azalır. Yüzey alanı azaldığı için yere yapılan katı basıncı artar.
- Kabın Ağırlığı: Bir cismin ağırlığı, kütlesi değişmediği sürece değişmez. Kabı sadece ters çevirdik, içinden bir şey almadık ya da eklemedik. Dolayısıyla kabın ağırlığı değişmez.
Adım 3: Şıkları Kontrol Edelim
Bizden yanlış olan ifadeyi bulmamız isteniyor.
A) Kabın tabanına etki eden sıvı basıncı artar. → Doğru (Çünkü yükseklik arttı).
B) Cismin zemine yaptığı basınç artar. → Doğru (Çünkü yüzey alanı azaldı).
C) Sıvı yüksekliği artar. → Doğru (Çünkü kap daraldı).
D) Kabın ağırlığı artar. → Yanlış (Ağırlık değişmez).
Sonuç: Yanlış olan ifade D şıkkındadır. Cevap D‘dir.
Soru 7: Su dolu olan şekildeki kabın Z, Y ve X noktalarına etki eden sıvı basınçlarının karşılaştırılması hangi seçenekte doğru verilmiştir?
Bu soru, sıvı basıncının en temel kuralını ölçüyor. Unutma, bir kaptaki sıvı basıncı, o noktanın sıvının en üst yüzeyine olan dikey uzaklığına, yani derinliğine bağlıdır. Kabın şeklinin ya da o noktanın sağda veya solda olmasının hiçbir önemi yoktur.
Adım 1: Noktaların Derinliklerini Karşılaştıralım
Sıvının en üst, açık yüzeyini bir referans çizgisi olarak düşünelim. Şimdi bu çizgiden Z, Y ve X noktalarına olan dikey mesafeleri (derinlikleri) sıralayalım.
- Z noktası: Sıvı yüzeyine en yakın nokta, yani en sığ olanıdır. Derinliği en azdır.
- Y noktası: Z’den daha derinde, ama X’ten daha sığ bir noktadadır.
- X noktası: Sıvı yüzeyine en uzak nokta, yani en derinde olanıdır. Derinliği en fazladır.
Derinlikleri sıralarsak: DerinlikX > DerinlikY > DerinlikZ
Adım 2: Basınçları Sıralayalım
Sıvı basıncı derinlikle doğru orantılı olduğuna göre, en derindeki noktada basınç en büyük, en sığ noktada ise basınç en küçük olacaktır.
Bu durumda basınç sıralaması da derinlik sıralamasıyla aynı olur:
PX > PY > PZ
Sonuç: Şıklara baktığımızda bu sıralamayı D şıkkında görüyoruz. Doğru cevap D şıkkıdır.
Umarım açıklamalarım faydalı olmuştur. Anlamadığın bir yer olursa çekinmeden sorabilirsin. Başarılar dilerim!