10. Sınıf Mega Yayıncılık Fizik Ders Kitabı Sayfa 51 Cevabı
Kendimizi Değerlendirelim
A- Aşağıdaki soruların yanıtlarını defterinize yazınız.
1- Basınç kuvveti vektör olduğu halde basınç neden skaler bir büyüklüktür?
Önce skaler ve vektörel büyüklük nedir onu açıklamak gerekir.
Bu sorunun cevabı şöyledir:
-
Basınç kuvveti, bir yüzeye dik olarak uygulanan kuvvettir. Bu yüzden basınç kuvveti, büyüklüğü ve yönü olan bir vektör büyüklüktür.
-
Basınç ise, birim yüzeye uygulanan basınç kuvvetinin miktarıdır. Bu yüzden basınç, sadece büyüklüğü olan bir skaler büyüklüktür.
-
Basınç kuvveti ve basınç arasındaki ilişki şöyledir: Basınç = Basınç Kuvveti / Yüzey Alanı. Bu formülde, basınç kuvveti vektör olduğu için, yüzey alanı da vektör olarak alınmalıdır. Yüzey alanı vektörünün yönü ise, yüzeyin normali yani dik olduğu yöndür. Böylece basınç kuvveti ve yüzey alanı vektörleri aynı yönde olur. Bu da basınç değerinin skaler olmasını sağlar.
2- Manometre, barometre, altimetre ve batimetre ile hangi büyüklükler ölçülmektedir?
-
Manometre, sıvı veya gaz akışkanların basıncını ölçmek için kullanılan bir alettir. U şeklindeki bir borudan meydana gelir. Borunun bir ucu basınç kaynağına, diğer ucu ise atmosfere bağlanır. Borudaki sıvının yükseklik farkı basınç farkına orantılıdır.
-
Barometre, atmosferik basıncı ölçen bir alettir. İlk barometre, cıva dolu bir cam tüpü ters çevirerek açık hava basıncının varlığını gösteren Torricelli tarafından icat edilmiştir. Günümüzde ise metal veya elektronik barometreler kullanılmaktadır.
-
Altimetre, deniz seviyesine göre bir yerin yüksekliğini ölçebilen özel bir barometredir. Altimetre, hava basıncından faydalanarak yüksekliği metre veya feet cinsinden gösterir. Altimetreler, dağcılık, paraşütle atlama, havacılık ve uydu teknolojisi gibi alanlarda kullanılır.
-
Batimetre, su altındaki derinliği ölçen bir alettir. Batimetre, sonar teknolojisini kullanarak su tabanının şeklini ve yükseltilerini haritalar. Batimetrik haritalar, okyanusların, nehirlerin veya göllerin tabanlarının topografyasını gösterir. Batimetreler, denizcilik, balıkçılık, jeoloji ve arkeoloji gibi alanlarda kullanılır.
3- Sıvılı barometreler de cıva yerine su kullanmanın zorlukları neler olabilir?
-
Cıvanın yoğunluğu suyun yoğunluğuna göre daha fazladır. Bu yüzden atmosferdeki hava basıncını ölçmek için daha yoğun sıvı kullandığımızda daha az sıvı kullanmamız gerekir.
-
Daha az sıvı kullanınca, barometredeki tüpün boyu da kısa olacaktır. Bu da barometrenin hassasiyetini ve okunabilirliğini azaltacaktır.
-
Civa yerine su kullanırsak, barometredeki tüpün boyu yaklaşık 10,5 metre olması gerekir. Çünkü 1 metrelik su yüksekliği ile ancak 1 atmosfer basınç elde edilebilir. Bu da deneyi hem zorlaştırır hem de maliyetleri arttırır.
-
Ayrıca su, cıva gibi bir metal olmadığı için elektriksel özellikleri farklıdır. Bu da elektronik veya dijital barometrelerin çalışmasını etkileyebilir. Su ayrıca buharlaşma, donma ve kirlenme gibi etkenlere de maruz kalabilir. Bu da barometrenin doğruluğunu ve dayanıklılığını azaltabilir.
4- Bazı iş makinalarının teker yerine Resim 1. 50’deki gibi paletli olmasının nedeni nedir?
-
Paletli iş makinaları, tekerlekli iş makinalarına göre daha kuvvetli ve dayanıklıdır. Paletler, tekerleklerden daha geniş bir yüzeye sahip olduğu için zeminle daha iyi temas eder ve daha fazla çekiş gücü sağlar. Bu da paletli iş makinalarının zorlu arazi koşullarında daha iyi performans göstermesini sağlar.
-
Paletli iş makinaları, tekerlekli iş makinalarına göre daha esnektir. Paletler, tekerleklerden farklı olarak birbirinden bağımsız hareket edebilir ve farklı yönlere dönebilir. Bu da paletli iş makinalarının dar alanlarda daha kolay manevra yapmasını ve kendi ekseni etrafında dönmesini sağlar.
-
Paletli iş makinaları, tekerlekli iş makinalarına göre daha az yere basınç uygular. Paletler, tekerleklerden daha geniş bir yüzeye sahip olduğu için zemin üzerindeki basınç dağılımı daha iyidir. Bu da paletli iş makinalarının yumuşak veya kaygan zeminlerde daha az çukur açmasını veya batmasını sağlar.
5- Bir sıvının kaynama noktası nelere bağlıdır?
-
Açık hava basıncı: Kaynama noktası, açık hava basıncının yüksek olduğu yerlerde yüksek olurken düşük olduğu yerlerde ise düşüktür. Örneğin suyun daha kolay kaynaması isteniyorsa atmosfer basıncının azaldığı deniz seviyesinden yukarı doğru çıkılmalıdır.
-
Sıvının cinsi: Sıvının kimyasal yapısı değiştikçe kaynama noktası değişir. Kısaca sıvı molekülleri arasındaki çekim kuvveti arttıkça sıvının kaynama noktası artar. Örneğin suyun kaynama noktası 100°C iken etil alkolün kaynama noktası 78°C dir.
-
Sıvıda yabancı madde çözünmesi: Çözüneni uçucu olamayan çözeltilerde (katı – sıvı) çözünen madde miktarı arttıkça çözeltinin kaynama noktası artar. Bu olaya kaynama noktasında yükselme denir. Örneğin tuzlu suyun kaynama noktası saf sudan daha yüksektir.
6- Su az açılmış musluktan çoğu kez aşağı doğru daralan bir boru biçiminde kararlı olarak akar. Bunun nedeni nedir?
-
Su musluktan çıktığında, yüzey gerilimi adı verilen bir kuvvetle bir arada tutulur. Yüzey gerilimi, sıvının yüzeyindeki moleküllerin birbirine daha fazla çekilmesi ve sıvının yüzey alanını en aza indirmeye çalışması sonucu oluşur.
-
Su musluktan çıktıkça, yerçekimi kuvveti de suyu aşağı doğru çeker. Bu da suyun hızını arttırır. Su hızlandıkça, yüzey gerilimi kuvveti de azalır. Çünkü su molekülleri arasındaki mesafe artar ve çekim kuvveti zayıflar.
-
Su yüzey gerilimi kuvvetinin azalmasıyla birlikte, su damlasının şekli de değişir. Su damlasının üst kısmı daha hızlı hareket ettiği için daha düzleşir. Su damlasının alt kısmı ise daha yavaş hareket ettiği için daha küreseldir. Bu da su damlasının aşağı doğru daralan bir boru biçiminde görünmesine neden olur.
-
Su damlasının şekli değiştikçe, yüzey alanı da değişir. Yüzey alanı azaldıkça, yüzey gerilimi kuvveti de artar. Bu da su damlasının parçalanmasını önler. Bu şekilde su, kararlı bir şekilde akar.
7- Şehir trafiğinde çok şeritli yoldan az şeritli yola gelindiğinde araçlar hızlanır. Böylece arkadaki araç trafiğinin tıkanması engellenmiş olur. Bu olay bir boruda akan sıvının hangi davranışına model olarak alınabilir?
-
Bu olay bir boruda akan sıvının hacim akış hızının sabit kalması davranışına model olarak alınabilir. Hacim akış hızı, birim zamanda bir alandan geçen sıvı miktarıdır. Hacim akış hızı formülü şöyledir: Q=Av Q = Av, burada Q Q hacim akış hızı, A A kesit alanı ve v v sürattir.
-
Bir boruda akan sıvının hacim akış hızının sabit kalması, borunun kesit alanının değişmesi durumunda süratin de değişmesi anlamına gelir. Borunun kesit alanı azaldıkça, sürat artar. Borunun kesit alanı arttıkça, sürat azalır. Bu şekilde sıvının akışını sağlayan basınç farkı korunur.
-
Şehir trafiğinde çok şeritli yoldan az şeritli yola gelindiğinde araçlar hızlanır. Böylece arkadaki araç trafiğinin tıkanması engellenmiş olur. Bu olayda da aynı mantık geçerlidir. Araçlar bir borudaki sıvı gibi düşünülebilir. Yolun kesit alanı azaldığında, araçların sürati artar. Yolun kesit alanı arttığında, araçların sürati azalır. Bu şekilde araçların akışını sağlayan trafik farkı korunur.
8- Bir uçak kalkış yaparken rüzgar önden mi yoksa arkadan mı eserse daha kolay olur?
-
Bir uçak kalkış yaparken rüzgar önden eserse daha kolay olur. Çünkü önden gelen rüzgar, uçağın kanatlarına daha fazla hava akımı sağlar. Bu da uçağın kaldırma kuvvetini arttırır. Kaldırma kuvveti arttıkça, uçağın havaya kalkması için gereken hız ve mesafe azalır. Bu da uçağın kalkış performansını ve güvenliğini arttırır.
-
Bir uçak kalkış yaparken rüzgar arkadan eserse daha zor olur. Çünkü arkadan gelen rüzgar, uçağın kanatlarına daha az hava akımı sağlar. Bu da uçağın kaldırma kuvvetini azaltır. Kaldırma kuvveti azaldıkça, uçağın havaya kalkması için gereken hız ve mesafe artar. Bu da uçağın kalkış performansını ve güvenliğini azaltır.
9- Bir yumurta kahve cezvesindeki suda yüzeye yakın biçimde dengededir bu durumda yumurta musluktan hızlı akan suyun altına tutulursa yumurtanın yukarı doğru yükseldiği gözlenir bu olay nasıl açıklanır?
-
Bu olay Bernoulli prensibi ile açıklanabilir. Bernoulli prensibi, sürtünmesiz bir akış boyunca, hızda gerçekleşen bir artışın aynı anda ya basınçta ya da akışkanın potansiyel enerjisinde azalmaya neden olduğunu ifade eder. Yani akışkanın hızının arttığı kesitte basınç azalır, hızın azaldığı kesitte basınç artar.
-
Kahve cezvesindeki suda yüzey yakınında dengede duran yumurta, suyun yoğunluğuna yakın bir yoğunluğa sahiptir. Bu yüzden yumurta suyun içinde kalarak yüzer. Yumurta musluktan hızlı akan suyun altına tutulduğunda ise, suyun hızı artar. Bu da suyun basıncının azalmasına neden olur.
-
Suyun basıncı azaldığında, yumurtanın üzerine etki eden kaldırma kuvveti de azalır. Ancak yumurtanın ağırlığı sabit kalır. Bu durumda yumurtaya etki eden net kuvvet yukarı doğru olur. Çünkü ağırlık kuvveti, kaldırma kuvvetinden daha büyüktür. Bu da yumurtanın yukarı doğru yükselmesine neden olur.
10- Gelincik denilen kemirgenlerin yuvaları iki ucu açık ince bir tünel gibidir. bu yuvanın ağızlarından biri mutlaka bir tümseğe açılır. bir başka deyişle yuvanın bir ağzı diğerinden daha yukarıdadır. bu da yuvanın havalandırılmasını sağlar. bu olay nasıl açıklanır?
-
Bu olay havalandırma ile açıklanabilir. Havalandırma, bir ortamdaki havanın değiştirilmesi veya tazelenmesi işlemidir. Havalandırma sayesinde ortamdaki sıcaklık, nem, koku, toz, duman gibi istenmeyen faktörler azaltılabilir.
-
Gelinciklerin yuvaları iki ucu açık ince bir tünel gibidir. Bu yuvanın ağızlarından biri mutlaka bir tümseğe açılır. Bir başka deyişle yuvanın bir ağzı diğerinden daha yukarıdadır. Bu da yuvanın havalandırılmasını sağlar. Çünkü bu şekilde yuvada basınç farkı oluşur.
-
Basınç farkı, iki nokta arasındaki basınç değerlerinin farklı olması durumudur. Basınç farkı olduğunda, akışkanlar (hava gibi) yüksek basınçtan düşük basınca doğru hareket eder. Bu hareket hacim akış hızı adı verilen bir büyüklükle ifade edilir. Hacim akış hızı, birim zamanda bir alandan geçen akışkan miktarıdır.
-
Gelinciklerin yuvalarında, tümseğe açılan ağız daha yüksekte olduğu için, buradaki hava basıncı daha düşüktür. Diğer ağız ise daha alçakta olduğu için, buradaki hava basıncı daha yüksektir. Bu durumda, havalandırma kanalında (yuva tüneli) basınç farkı oluşur. Basınç farkından dolayı, hava alçak basınçtan (tümsek ağız) yüksek basınca (diğer ağız) doğru akar. Bu akış sayesinde, yuvanın içindeki hava değişir ve tazelenir. Böylece gelinciklerin yaşam kalitesi artar.
