10. Sınıf Mega Yayıncılık Fizik Ders Kitabı Sayfa 57 Cevabı
Kendimizi Değerlendirelim
A- Aşağıdaki soruların yanıtlarını defterinize yazınız.
1- Çeliğin yoğunluğunun suyunkinden yaklaşık 8 katı olmasına karşın sadece çelik kullanarak yapılmış bir gemi nasıl olur da suda yüzer?
2- Bir bardaktaki suda yüzen buz eridiği zaman bardaktaki suyun düzeyinin değişmediğini fen bilimleri derslerimizde gozlemlemiştik.Bu olay nasıl açıklanır?
Bu olay şöyle açıklanır:
-
Bir bardaktaki suda yüzen buz, suda yüzebilmesi için yer değiştirdiği suyun ağırlığına eşit bir itilme kuvveti alır. Bu itilme kuvveti, Archimedes Yasası olarak bilinir.
-
Buzun yer değiştirdiği suyun hacmi, buzun hacmine eşittir. Bu yüzden bardaktaki suyun düzeyi, buzun yüzdüğü durumda sabittir.
-
Buz eridiği zaman ise, buzun kütlesi değişmez. Ancak buzun hacmi azalır. Çünkü buzun yoğunluğu sudan daha azdır. Bu yüzden eriyen buzun oluşturduğu suyun hacmi, buzun yer değiştirdiği suyun hacminden daha azdır.
-
Dolayısıyla, buz eridiği zaman bardaktaki suyun düzeyinde bir değişme olmaz. Çünkü eriyen buzun oluşturduğu suyun hacmi, bardaktaki suyun hacminden çıkarılır. Bu da bardaktaki suyun düzeyinin aynı kalmasına neden olur.
3- Bir astronot uzay laboratuvarında Archimedes yasasını kanıtlamaya yönelik deney yapmadıklarını söylüyor. Bunun nedeni nedir?
Bunun nedeni şöyledir:
-
Archimedes Yasası, bir sıvı veya gaz içindeki katı bir cismin, yerçekimi kuvvetinin ters yönünde itilme kuvveti etkisinde kaldığı ilkesine dayanır. Bu itilme kuvveti, cismin yer değiştirdiği sıvı veya gazın ağırlığına eşittir.
-
Uzay laboratuvarında ise yerçekimi kuvveti yoktur veya çok zayıftır. Bu yüzden sıvı veya gaz içindeki katı bir cisim üzerine etki eden itilme kuvveti de yoktur veya çok zayıftır. Bu da Archimedes Yasasını kanıtlamaya yönelik deney yapmayı imkansız veya anlamsız kılar.
-
Ayrıca uzay laboratuvarında sıvı veya gaz bulundurmak da zordur. Çünkü yerçekimi olmadan sıvı veya gaz molekülleri
4- Bir dinamometrenin ucuna asılı bir cisim türdeş sıvıya tümüyle daldırılınca dinamometrenin gösterdiği değer, cisimin daldırıldığı derinlikle değişmez. Bunun nedeni nedir?
Bunun nedeni şöyledir:
-
Bir dinamometre, üzerine etki eden kuvveti ölçen bir alettir. Dinamometrenin ucuna asılı bir cisim türdeş sıvıya tümüyle daldırılınca, dinamometre üzerine etki eden iki kuvvet vardır: Cismin ağırlığı ve sıvının itilme kuvveti.
-
Cismin ağırlığı, cismin kütlesi ile yer çekimi ivmesinin çarpımına eşittir. Bu kuvvet, cismin sıvıya daldırıldığı derinlikle değişmez. Çünkü cismin kütlesi ve yer çekimi ivmesi sabittir.
-
Sıvının itilme kuvveti ise, cismin yer değiştirdiği sıvının ağırlığına eşittir. Bu kuvvet, cismin sıvıya daldırıldığı derinlikle değişmez. Çünkü cismin yer değiştirdiği sıvının hacmi sabittir. Cisim türdeş sıvıya tümüyle daldırılınca, daha fazla sıvı yer değiştiremez.
-
Dolayısıyla, dinamometrenin gösterdiği değer, cismin ağırlığı ile sıvının itilme kuvveti arasındaki farka eşittir. Bu fark da cismin sıvıya daldırıldığı derinlikle değişmez. Bu yüzden dinamometrenin gösterdiği değer sabit kalır.
5- Havuzda deniz yatağının üzerinde yatmakta olan bir genç, yataktan inip suya dalarsa havuzdaki su düzeyinde değişme olup olmayacağı hakkında ne söylenebilir?
-
Genç yataktan inip suya daldığında, havuzdaki su düzeyinde azalma olur. Bunun nedeni şöyledir:
-
Genç yatağın üzerinde yatarken, yatak ve genç havuzdaki suda yüzerler. Bu durumda, yatak ve genç yer değiştirdikleri suyun ağırlığına eşit bir itilme kuvveti alırlar. Bu itilme kuvveti, Archimedes Yasası olarak bilinir.
-
Yatak ve gencin toplam ağırlığı, yer değiştirdikleri suyun ağırlığından daha azdır. Bu yüzden su yüzeyinde kalırlar. Yatak ve gencin yer değiştirdikleri suyun hacmi ise, havuzdaki suyun hacmini arttırır. Bu da su düzeyinin yükselmesine neden olur.
-
Genç yataktan inip suya daldığında ise, yatak havuzdaki suda yüzmeye devam eder. Ancak genç suda batar veya yüzer. Bu durumda, genç yer değiştirdiği suyun ağırlığından daha fazla veya eşit bir ağırlığa sahiptir. Bu yüzden genç üzerine etki eden itilme kuvveti, yer çekimi kuvvetinden daha küçük veya eşittir.
-
Genç suda battıkça veya yüzdükçe, yer değiştirdiği suyun hacmi azalır. Bu da havuzdaki suyun hacminde bir azalma olur. Bu da su düzeyinin alçalmasına neden olur.
6- Bir oyuncak araba, dinamometrenin ucuna asılarak önce havada, sonra suda tartılıyor ve dinamometrenin her iki durumda gösterdiği değerler kaydediliyor. Bu değerleri kullanarak oyuncak arabanın yapıldığı maddenin hacmi ve yoğunluğu hakkında ne söyleyebilirsiniz?
Bir oyuncak arabanın yapıldığı maddenin hacmi ve yoğunluğu hakkında şunları söyleyebilirsiniz:
-
Oyuncak arabanın hacmi, oyuncak arabanın suda batarken yer değiştirdiği suyun hacmine eşittir. Bu hacmi bulmak için, oyuncak arabanın suda batmadan önce ve sonra su seviyesindeki değişimi ölçebilirsiniz. Örneğin, oyuncak araba suda batmadan önce su seviyesi 10 cm ise, oyuncak araba suda battıktan sonra su seviyesi 12 cm olursa, oyuncak arabanın hacmi 2 cm³ olur.
-
Oyuncak arabanın yoğunluğu ise, oyuncak arabanın kütlesi ile hacmi arasındaki orana bağlıdır. Yoğunluk = Kütle / Hacim formülü ile hesaplanabilir. Oyuncak arabanın kütlesini bulmak için, dinamometrenin havada gösterdiği değeri kullanabilirsiniz. Örneğin, dinamometre havada 20 g gösteriyorsa, oyuncak arabanın kütlesi 20 g’dır. Oyuncak arabanın yoğunluğu ise 20 g / 2 cm³ = 10 g/cm³ olur.
7- Bir metal silindir dinamometrenin ucuna asılı olarak suya tuzlu suya ispirtoya ve zeytinyağına daldırıp tartılıyor dinamometrenin gösterdiği değerleri bağımlı değişken sıvıların yoğunluklarını bağımsız değişken olarak alıp bir grafik çizecek olursak bu grafiğin seklinin nasıl olacağını beklersiniz.
Bu sorunun cevabı şöyledir:
-
Bir metal silindir dinamometrenin ucuna asılı olarak suya, tuzlu suya, ispirtoya ve zeytinyağına daldırıp tartıldığında, dinamometre üzerine etki eden iki kuvvet vardır: Silindirin ağırlığı ve sıvının itilme kuvveti.
-
Silindirin ağırlığı, silindirin kütlesi ile yer çekimi ivmesinin çarpımına eşittir. Bu kuvvet, silindirin daldırıldığı sıvının cinsine bağlı değildir. Çünkü silindirin kütlesi ve yer çekimi ivmesi sabittir.
-
Sıvının itilme kuvveti ise, silindirin yer değiştirdiği sıvının ağırlığına eşittir. Bu kuvvet, silindirin daldırıldığı sıvının yoğunluğuna bağlıdır. Çünkü silindirin yer değiştirdiği sıvının hacmi sabittir. Sıvının yoğunluğu arttıkça, sıvının ağırlığı da artar. Bu da itilme kuvvetini arttırır.
-
Dolayısıyla, dinamometrenin gösterdiği değer, silindirin ağırlığı ile sıvının itilme kuvveti arasındaki farka eşittir. Bu fark da sıvının yoğunluğu ile ters orantılıdır. Sıvının yoğunluğu arttıkça, dinamometrenin gösterdiği değer azalır.
-
Bu yüzden, dinamometrenin gösterdiği değerleri bağımlı değişken, sıvıların yoğunluklarını bağımsız değişken olarak alıp bir grafik çizecek olursak, bu grafiğin şeklinin azalan doğrusal olacağını bekleriz. Yani grafiğin eğimi negatif olur.
8- Resim 1.56’daki tacın saf altından yapıldığı iddia edilmektedir. Archimedes Yasasını kullanarak bu tacın saf altından olup olmadığı nasıl kanıtlanır.
9- Şekil 1.46 ağdaki silindirin üzerine bir metal para konulduğunda sistemi şekil 1.46 12 gibi dengede kalıyor Buna göre metal paranın ağırlığının silindirin alanı oranı kaçtır?
