Konu Anlatımının  Kazanım KapsamıSıvıların ve gazların kaldırma kuvveti1.Sıvıların ve gazların kaldırma kuvveti ile ilgili olarak öğrenciler;1.1 Bir cismin havadaki ve sıvı içindeki ağırlığını dinamometre ile ölçer ve ölçümlerini kaydeder (BSB-22,23,24, 26,27).1.2 Cismin havadaki ve sıvı içindeki ağırlıklarını karşılaştırır (BSB-6).1.3 Cismin sıvı içindeki ağırlığının daha az göründüğü sonucunu çıkarır (BSB-30).1.4 Sıvı içindeki cisme, sıvı tarafından yukarı yönde bir kuvvet uygulandığını fark eder ve bu kuvveti kaldırma kuvveti olarak tanımlar (BSB-31,21). 1.5 Kaldırma kuvvetinin, cisme aşağı yönde etki eden kuvvetin etkisini azalttığı sonucuna varır (BSB-30,31).1.6 Bir cisme etki eden kaldırma kuvvetinin büyüklüğünün, cismin batan kısmının hacmi ile ilişkisini araştırır. 1.7 Bir cisme etki eden kaldırma kuvvetinin büyüklüğünün, cismin daldırıldığı sıvının yoğunluğu ile ilişkisini araştırır. 1.8 Farklı yoğunluğa sahip sıvıların cisimlere uyguladığı kaldırma kuvvetini karşılaştırır ve sonuçları yorumlar (BSB-20).1.9 Gazların da cisimlere bir kaldırma kuvveti uyguladığını keşfeder.1.10 Sıvıların ve gazların kaldırma kuvvetinin teknolojideki kullanımına örnekler verir ve bunların günlük hayattaki önemini belirtir (FTTÇ-5,6,7,9,10,17,28,29,30,31,33,34,36; TD-3).

Madde : Kütlesi,hacmi,eylemsizliği ve tanecikli yapısı olan her şeye madde,maddenin şekil almış haline de cisim denir.

Örn : Bakır Madde Bakır Tencere Cisim

Maddenin Ayırdedici Özellikleri :Özkütle –Yoğunluk -( Katı,sıvı,gaz)Özısı ( Katı,sıvı,gaz)Çözünürlük ( Katı,sıvı,gaz)Kaynama Noktası ( Sıvı )Donma Noktası ( Sıvı )Erime Noktası ( Katı )Yoğuşma Noktası ( Gaz )Genleşme (Katı,sıvı)Esneklik (Katı)İletkenlik (Katı,Sıvı)

Ağırlık : Bir cisme etki eden yerçekimi kuvvetine ağırlık denir. Ağırlık vektörel bir büyüklük olup, dinamometre denilen yaylı kantarla ölçülür. Ağırlık kuvvetinin yönü daima dünyanın merkezine doğrudur. Kütlesi m olan bir cismin ağırlığı, G = m . g eşitliği ile hesaplanır. Buradaki g yerçekim ivmesidir.

Hacim : Maddelerin boşlukta kapladığı yerdir.”v” harfiyle gösterilir. Sıvı ise; Dereceli silindir ileDüzgün şekilli katı ise ; cetvelle ölçülerek, Düzgün olmayan katı ise ; İçinde sıvı bulunan dereceli kap yardımı ile hacim bulunur.Birimi m3, cm3 veya L (litre) dir.

Geometrik Biçimli Cisimlerin Hacminin Bulunması :

1. Küp : Üç kenarı da eşit ve a kadar olan küpün hacmi V = a3 dür.

2. Dikdörtgenler Prizması : Hacim = En . boy . yükseklikV = a . b. c dir.

3.Silindir : Taban yarıçapı r, yüksekliği h olan silindirin hacmi, taban alanı ile yüksekliğinin çarpımına eşittir.

V = II.r2 . h dir.

4. Küre : O merkezli R yarıçaplı kürede ;

5. Koni :

Örnek: Çapı 10 cm. yüksekliği 20 cm olan silindirin hacmi kaç cm3 tür?Çözüm : R = 10 cm r = 5 cm.dir VSilindir = II.r2.hh = 20 cm VSilindir = 3.52.20 = 1500 cm3 tür.

Geometrik Biçimli Olmayan Cisimlerin Hacminin Bulunması :Şekli belli olmayan cisimlerin hacimlerini ölçmek için cismin içinde

çözünemeyeceği bir sıvı (su) ve dereceli silindir ile ölçülür.1. Dereceli silindire bir miktar su konulur. 2. Düzgün olmayan bir cisim dereceli silindire atılır. 3. Son hacimden ilk hacim çıkarılarak düzgün olmayan cismin hacmi bulunur. Örnek : Önce bir dereceli silindire 40 cm3 hacminde su konur. düzgün

olmayan katı madde dereceli silindirin içine atılır. Tekrar suyun yüksekliği ölçüldüğünde 80 cm3 olduğu görülüyorsa ;

Cismin hacmi = 80 – 40 = 40 cm3 demektir.

Kütle : Değişmeyen madde miktarına Kütle denir.”m” ile gösterilir.Eşit Kollu Terazi ile ölçülür. Birimi Kg’dır.

Özkütle (Yoğunluk): Bir maddenin birim hacminin kütlesidir. Özkütle ayırdedici bir özelliktir.”d “ ile gösterilir. d = m / v formülüyle hesaplanır. m kg , V m3 ise d kg/m3 m kg , V L ise d kg/L m g , V cm3 ise d g/cm3 olur.

m

vd

• Kütle –Hacim grafiklerinde grafiğin eğimi cismin özkütlesine eşittir

• Aynı maddenin aynı sıcaklık ve basınçta,farklı miktarlarının özkütleleri aynıdır. +40C de suyun özkütlesi 1 g /cm3 tür. Bu nedenle aynı sıcaklıktaki 1 damla suyun özkütlesi ile 1 tanker suyun özkütlesi aynıdır.Kısaca ; Sabit sıcaklıkta saf katı ve sıvıların yoğunluğu madde miktarına bağlı değildir

Saf bir maddenin m - v grafiği şekildeki gibidir.m artarken V de aynı oranda arttığından aynı maddenin tüm miktarlarının yoğunluğu ( d ) birbirine eşittir.

• Sıcaklığı değiştirmeden bir maddenin kütlesini artırmak özkütlesini değiştirmez• Sıcaklığı değiştirmeden bir maddenin hacmini artırmak özkütlesini değiştirmez• Özkütle, basınç ve sıcaklığa bağlı olarak değişebilir. • d ( Özkütle)

t (Sıcaklık) 0C

Grafikte görüldüğü gibi sıcaklığı artırılan bir maddenin kütlesi değişmezken hacmi artarsa özkütlesi azalır.(Su hariç)Basınç artarsa: katı ve sıvıların yoğunluğuna etki etmez,gazların yoğunluğu artar.

Örnek: 1. Kütlesi 540 gram,hacmi 200 cm3 olan bir cismin özkütlesini bulunuz.m= 540 g v = 200 cm3 d = ?

m 540 gd = = = 2,7 g /cm3 olarak bulunur. (Özkütlesi 2,7 olan madde Alüminyum’dur.) V 200 cm3

Örnek: 3. Grafikte verilen X ve Y maddelerinin özkütlelerini hesaplayınız.

Çözüm : X Y

Örnek :2.. Grafikte verilen X ve Y maddelerinin özkütlelerini hesaplayınızÇözüm : X Y

Homojen Karışımların Özkütlesi : Birbirine türdeş olarak karışabilen aynı sıcaklıktaki sıvıların karıştırılmasıyla, karışan sıvıların özkütlelerinden farklı özkütleli bir karışım elde edilir. Karışımın özkütlesi, birbirine karışan sıvıların özkütlelerine ve karışma oranlarına bağlıdır.İki ya da daha fazla sıvının karıştırılmasıyla meydana gelen karışımın özkütlesi ; eşitliği ile bulunur

Karışımın Özkütlesi d1>dK>d2

• Karıştırılan maddelerin kütleleri eşit ise ; ( m1 = m2 ) karışımın özkütlesi ; dkarışım = 2 d1 . d2

d1 + d2 formülü ile bulunur.Örnek Soru :1.

Özel Durumlar :• Karışımın özkütlesi karıştırılan maddelerin özkütleleri arasında bir değer alır.• Karışımın özkütlesi hangi sıvıdan hacimce daha fazla alınmışsa onun özkütlesine daha yakın olur.• Karıştırılan maddelerin hacimleri eşit ise;(V1 = V2) karışımın özkütlesi ; dkarışım = d1 + d2 formülü ile bulunur. 2

Suyun Özel Durumu : Suyun 0 – 4 0C arası sıcaklığı artırılınca hacmi azalırken özkütlesi artar. +4 0C den daha yüksek sıcaklıklarda su ısıtılınca hacmi artarken özkütlesi azalır.

4 0C Suyun özkütlesinin en büyük olduğu sıcaklıktır. dsu = 1 g /cm3 tür.

Suyun sıcaklığı + 4 0C ye kadar düşürülürse ;

Suyun ; Hacmi (V) AZALIR Özkütlesi (d )ARTAR.

+ 4 0C nin altındaki suyu ya da buzu ısıtıp,sıcaklığını + 4 0C ye doğru yaklaştırdıkça ;

Suyun ; Hacmi (V) AZALIR Özkütlesi (d )ARTAR.

Suyun sıcaklığı + 4 0C den daha yüksek sıcaklıklara çıkarılırsa;

Suyun ; Hacmi (V) ARTAR Özkütlesi (d ) AZALIR.

Suyun sıcaklığı + 4 0C nin altına düşürülürse ;

Suyun ; Hacmi (V) ARTAR Özkütlesi (d ) AZALIR.

+ 4 0C

Soru :1.

KALDIRMA KUVVETİ

Her cisim dünyanın merkezine doğru bir çekim kuvvetinin etkisindedir. Su yüzeyine bırakılan tahtanın ve geminin batmadığını, bazı balonların da havada yukarı doğru hareket ettiğini görmekteyiz. Bu olayların gerçekleşebilmesi için çekim kuvvetine zıt yönde bir itme kuvvetin olması gerekmektedir. Bu itme kuvvetine kaldırma kuvveti denir.

Havadaki ve Sıvıdaki Ağırlık Cismin sudaki ağırlığı = 60 NCismin havadaki ağırlığı = 75 NL cismi havada mı yoksa sıvı içinde mi daha ağır gelir? Sorusu için aşağıdaki düzeneği kurarak cevap arayalım.

Cismin havadaki ağırlığı = 75 N Cismin sudaki ağırlığı = 60 N

L cismini havada dinamometre ile tarttığımızda 75 N gelmektedir, aynı cismi sıvı içerisinde dinamometre ile tarttığımızda ise 60 N gelmektedir. Bu farkın sebebi cisme sıvı tarafından etki eden kaldırma kuvvetidir diyebiliriz.

Kaldırma Kuvveti = Cismin Havadaki Ağırlığı - Cismin Sıvıdaki Ağırlığı

FK = GH – GS FK = 75 – 60 = 15 N

Örnek: Bir cisim havada dinamometre ile ölçüldüğünde 45 N gelmekte, sıvı içinde dinamometre ile ölçüldüğünde 25 N gelmektedir. Sıvının cisme etki ettiği kaldırma kuvveti kaç N’dur?

Çözüm : Kaldırma Kuvveti= 45 N - 25 N Kaldırma Kuvveti: 20 N olarak bulunur.

Sıvı içerisine bırakılan bir cisme her yönden kuvvet etki eder. Bu kuvvetler cismi yukarı doğru iten bir bileşke kuvvet oluşturarak cismin hafiflemesine neden olur. Bu kuvvete kaldırma kuvveti denir. Kaldırma kuvveti FK ile gösterilir ve cismin ağırlığına zıt yönde etki eder.

Öyleyse ;• Bir cisim sıvı içinde dinamometre ile ölçüldüğünde havadakinden daha hafif gelir. • Bunun nedeni sıvının cisme uyguladığı kaldırma kuvvetidir.• Kaldırma kuvveti cisme aşağı yönde etki eden kuvvetin etkisini azaltır.

Soru:1.

Kaldırma Kuvveti Nelere Bağlıdır?

1. Kaldırma kuvveti cismin batan kısmının hacmine bağlıdır. (aynı sıvı içinde olmak şartı ile)

Cismin sıvı içinde batan hacmi arttıkça; cisme etki eden kaldırmakuvveti de artar.

Kaldırma Kuvveti cismin batan hacmiyle doğru orantılıdır.

Örnek : 15 N'luk bir cismin önce yarısı sonra da tamamı suya batırılırsa, Fk'nın arttığını G'nin azaldığını görürüz. Bir cisim ne kadar çok sıvı içerisine batırılırsa kaldırma kuvveti de o kadar artar.Dinamometrenin gösterdiği değer de o kadar azalır.

Batan hacim az FK AZ Batan hacim Fazla, FK FAZLA

2. Kaldırma Kuvveti Sıvının Cinsine Bağlıdır. (batan hacimler eşit olmak şartı ile)Aynı cisme farklı sıvılarda,farklı kaldırma kuvvetleri uygulanır.Kaldırma kuvveti sıvının yoğunluğuyla doğru orantılıdır. Yani yoğunluğu büyük olan sıvının kaldırma kuvveti de büyüktür.

Örnek: Bir cismi, önce havada, sonra su ve zeytinyağı içinde ayrı ayrı tartarak, kaldırma kuvvetinin sıvıların yoğunluğuna bağlı olduğunu gözlemleyebiliriz.

Sıvı yoğunluğu az, FK AZSıvı yoğunluğu Fazla ,FK FAZLA

3. Kaldırma Kuvveti Yerçekim İvmesine Bağlıdır. Yerçekim ivmesinin büyük olduğu yerde kaldırma kuvveti de artar.

Öyleyse ;

Sıvı Kaldırma Kuvveti = Cismin Batan Hacmi x Sıvının yoğunluğu x Yer çekim ivmesi ( FK ) ( V batan ) ( dsıvı ) ( g )

FK = VB. dS . g diyebiliriz.

Kaldırma Kuvveti Nelere Bağlı Değildir?1. Kaldırma kuvveti cismin sıvı içindeki derinliğine bağlı değildir.

FK1 = FK2

FK1 = FK2

FK1 = FK2

3. Kaldırma kuvveti cismin şekline bağlı değildir.

2. Kaldırma kuvveti sıvının miktarına bağlı değildir

Gazlar da Cisimlere Kaldırma Kuvveti Uygular mı? Gazlar da sıvılar gibi içinde bulundurdukları cisimlere yukarı yönlü

kaldırma kuvveti uygularlar. FK nın büyüklüğü cismin hacmi kadar havanın ağırlığına eşittir.

Gazların Kaldırma Kuvveti ;1. Cismin hacmi ile doğru orantılı değişir.2. Cismin içinde bulunduğu ortamın gaz yoğunluğu ile doğru orantılı

değişir.3. Yerçekimi ile doğru orantılı olarak değişir.

FK = VCisim . dGaz . g formülü ile hesaplanır.

• dC < dGaz ise Cisim havada uçar. FK > G• dC = dGaz ise Cisim havada askıda kalır. FK = G• dC > dGaz ise Cisim uçamaz, yere düşer. FK < G

• Balon içindeki gaz ısıtılınca ; hacmi artar, yoğunluğu azalır, balon yükselir.• Balon içindeki gaz soğutulunca ; hacmi azalır,yoğunluğu artar,balon alçalabilir.• Cismin hacmi arttıkça, havanın uyguladığı FK da artar.• Ortamdaki gazın yoğunluğu arttıkça cisme uygulanan FK da artar. ( Balon içinde yoğunluğu havadan küçük gaz bulundurulması) Özdeş iki cisim yoğunlukları farklı iki ortama konursa ( dX < dY ) FX > FY olur.

Havalı ortamda iken ; Cisimler havalı ortamda iken kendi ağırlıkları ve havanın kaldırma kuvvetinin farkı olan net kuvvet ile dengededirler.Hacmi büyük olan cisme daha fazla kaldırma kuvveti uygulanacağı için bu cismin havadaki ağırlığı daha fazla azalır ve bu cisim yukarı çıkar.Havasız ortamda iken ; Cisimler havasız ortamda iken sadece kendi ağırlıkları ile dengededirler. Öz kütleleri ve hacimleri farklı olan iki cisim eşit kollu terazide dengedeyken ağırlıkları eşittir. Bu cisimler, havalı ortama konursa dengeleri bozulur.

Örnek :

Havasız ortamda 50 N gelen bir cisim,hava ortamında 40 N gelebilir.

FK = Cismin havasız ortamdaki ağırlığı - Cismin hava dolu ortamdaki ağırlığı

FK = 50 – 40 = 10 N olur.

Örnek :Ağırlıkları hava ortamında eşit ,hacimleri farklı cisimlerin,hava boşaltıldığında dengesi bozulur.Çünkü hava ortamında hacmi büyük olan cisme daha fazla kaldırma kuvveti uygulanır.Hava çekildiğinde bu kuvvet ortadan kalktığı için hacmi büyük olan cisim aşağı iner.

Önce havasız ortamda eşit kollu teraziyi dengeye getirip, sonra fanusa hava pompalanırsa, hacmi büyük olan cisim yukarı çıkardı.

Günlük Yaşamda Havanın Kaldırma Kuvvetinden Yararlanılarak ;

• Uçak,balon ve zeplinler,taşımacılık,turizm ve reklam gibi çok amaçlı kullanılmaktadır.

• İlk sıcak hava balonları 17.yüzyılda Monolfier kardeşler tarafından yapılmıştır.Isıtılan hava yoğunluğunun azalması ilkesinden yararlanılmıştır.

dbalon içindeki hava < d dışarıdaki hava olunca balon uçmaya başlar.

Soru: 1. Aşağıda verilen balonlarla ilgili boş bırakılan yerleri uygun ifadelerle doldurunuz.

FK > G olduğuna göre ;Cisim…………………………… doğru hareket eder.Cismin havada hareket etmeden asılı durması için ……………olması gerekir.

FK = G olduğuna göre ;Cisim havada………………kalır.Cismin aşağı doğru hareket etmesi için ……………………….olması gerekir.

FK < G olduğuna göre ; Cisim…………………………… doğru hareket eder.Cismin yukarı doğru hareket etmesi için………………………olması gerekir.

Soru : 2.

Yandaki resimlerde bulunan nesnelerden hangilerinde kaldırma kuvvetinden yararlanılır?

A. 1 ve 2B. 2 ve 3C. 1,2 ve 4D. 1,2,3 ve 4

Konu : 2. CİSİMLERİN SIVI İÇİNDEKİ DURUMLARI :

Sıvı içinde yüzen ve batan cisimler ile ilgili olarak2.1.Cisimlerin kütlesini ve hacmini ölçerek yoğunluğunu bulur.2.2.Bir cismin yoğunluğu ile daldırıldığı sıvının yoğunluğunu karşılaştırarak yüzme ve batma olaylarına genelleme yapar.2.3.Denge durumunda, yüzen bir cisme etki eden kaldırma kuvvetinin cismin ağırlığına eşit olduğunu fark eder 2.4.Batan bir cisme etki eden kaldırma kuvvetinin, cismin ağırlığından daha küçük olduğunu fark eder 2.5.Bir cisme etki eden kaldırma kuvvetinin, cismin yer değiştirdiği sıvının ağırlığına eşit büyüklükte ve yukarı yönde olduğunu keşfeder

YÜZEN CİSİMLER :

Cismin özkütlesi, sıvının özkütlesinden küçük ise CİSİM YÜZER

• Bu durumda cisme etki eden kuvvetlerin bileşkesi sıfırdır.Yani cisim dengelenmiş kuvvetler etkisindedir.

• Cisme ağırlığı kadar FK uygulanır.Yüzen cisimlerde FK , cismin ağırlığına eşittir. (FK = GC )

• Cismin toplam hacmi,batan kısmın hacminden büyük olduğu için; VC > VB olur ve dC < dS dir.

• Taşırmalı kapta ise; cisim ağırlığı kadar sıvı taşırır. GC = GT

• Taşırmalı kapta ise; Kapta ağırlaşma olmaz

• Taşırma kabındaki sıvının yoğunluğu artırılırsa, cisme etki eden FK değişmez. • Batan hacim kadar hacimde sıvı taşar. VB = VT

• Bir cismin hacminin tam yarısı batmışsa cismin özkütlesi, sıvının özkütlesinin tam yarısı kadardır FK = GC

VB. dS. g = VC. dC. g

Yüzen cisimler için özel formül

VB. dS = VC. dC

GC = GT = FK

FNet = 0

VB = VT < VC

• Yüzen bir cisim küçük parçalara bölündüğünde yüzmeye devam eder ve yüzme oranı değişmez.

• Yüzen bir cisim üzerine F kuvveti uygulandığında cismin batan hacmi artacağından FK artar.--> FK > G olur.

• Özkütlesi sıvının özkütlesinden küçük bir cisim sıvının içinde iple bağlanarak batırılırsa;ipte gerilme olur.İp kesilirse cisim yukarıya çıkar.

FK = GC olduğu yerde dengelenerek yüzer. T Gerilme Kuvveti ( İlk durumdaki gerilmede ; FK = G + T ve FK > G olur. )

F

Cisim sıvıda yüzerken sıvının yoğunluğu azaltılırsa cisim yüzmeye devam edebilir,askıda kalabilir ya da batabilir.Cisim batarsa FK azalır. Batan yada askıda kalan bir cismi yüzdürebilmek için ;

1. Cismin kütlesi değiştirilmeden hacmi büyütülebilir. 2. Sıvının özkütlesi büyütülebilir.

2. ASKIDA KALAN CİSİMLER :Cismin özkütlesi, sıvının özkütlesine eşit ise CİSİM ASKIDA KALIRSıvı içinde nerede bırakılırsa orada kalır.Tabana dokunmaz,sıvı yüzeyine çıkmaz.

• Bu durumda cisme etki eden kuvvetlerin bileşkesi sıfırdır. Yani cisim dengelenmiş kuvvetler etkisindedir. FK = GC

VB. dS = VC. dC

• Cisme ağırlığı kadar FK uygulanır.Askıdaki cisimlerde FK, cismin ağırlığına eşittir. (FK = GC )

• Cismin toplam hacmi,batan kısmın hacmine eşit olduğu için; VC = VB olur ve dC = dS dır.

• Cismin ağırlığı kadar sıvı yer değiştirir.(Düz kapta)

• Taşırmalı kapta ise ; cisim ağırlığı kadar sıvı taşırır. GC = GT

• Taşırmalı kapta ise; Kapta ağırlaşma olmaz

• Batan hacim kadar hacimde sıvı taşar. VC = VB = VT

• Aynı maddeden yapılmış cisimler, aynı yoğunluktaki sıvıya bırakıldıklarında hepsi askıda kalır.

GC = GT = FK

FNet = 0

VC = VB = VT

• Cisim sıvıda askıdayken, sıvının yoğunluğu artırılırsa cisim yüzer, ancak cisme etki eden kaldırma kuvveti değişmez.Sıvının yoğunluğu azaltılırsa cisim batar FK azalır.

• Kabın dibinden bağlanan ipte T = 0 ise ; dC = dS dır.Cisim askıda demektir. Aynı zamanda FK = GC dir.

3. BATAN CİSİMLER : Cismin özkütlesi, sıvının özkütlesinden büyük olan cisimler BATAR.

• Bu durumda cismin ağırlığı, kaldırma kuvvetinden büyüktür. Cisme ağırlığından daha küçük bir kaldırma kuvveti uygulanır.Yani cisim dengelenmiş kuvvetler etkisinde değildir. FNet = 0 GC > FK • Cismin toplam hacmi,batan hacmine eşit olduğu için; VC = VB olur ve dC > dS dir. Cismin hacmi kadar sıvı yer değiştirir. Bu nedenle kaldırma kuvveti cismin hacmi kadar olan sıvının ağırlığına eşittir.• Taşırmalı kapta ise ; Kaptan cismin ağırlığından daha az sıvı taşar.Kapta ağırlaşma olur.

VC. dC > VB. dS

• Yoğunluğu sıvının yoğunluğundan büyük olan bir cisim sıvı dışından serbest bırakıldığında tamamı sıvı içine girinceye kadar kaldırma kuvveti artar. Sonra kap tabanına ulaşıncaya kadar ve ulaştıktan sonra değişmez.• Cisim sıvıda batmışken sıvının yoğunluğu artırılırsa,batmaya devam edebilir, askıda kalabilir yada yüzer. Cisme etki eden FK artar. Sıvının yoğunluğu azaltılırsa,cisim batmaya devam eder, ancak cisme etki eden FK azalır.

GC > GT = FK

FNet = 0

VC = VB = VT

NOT: Taşma seviyesine kadar dolu olmayan kaba bırakılan cisimler özkütleleri ne olursa olsun kabı ağırlaştırırlar.

Etkinlik : 1.

BATAN HACMİ – KALDIRMA KUVVETLERİ – SIVININ YOĞUNLUĞUNA - TAŞAN SIVI AĞIRLIĞI – KALDIRMA KUVVETİNE – TABANA İNER – BÜYÜKTÜR – BATAN – YÜZEN VEYA ASKIDA - DEĞİŞMEZ

1. Sıvıda askıda kalan bir cismin yoğunluğu ………………………..eşittir.2. Yüzen bir cismin ağırlığı sıvının………………………………………………..

eşittir3. Kaldırma kuvveti cismin……………………………..ile doğru orantılıdır.4. Sıvı içinde kalan bir cismin yoğunluğu ……………………….. eşittir.5. Tamamen sıvı dolu kaptan…………………………………..yüzen cisme etki

eden kaldırma kuvvetine eşittir.6. Taşırma kabında taşan sıvının ağırlığı cismin ağırlığından küçükse sıvı

içinde……………7. Bir sıvıda ……………………………kalan cisimlerin ağırlıkları FK ne eşittir.8. Sıvıların kaldırma kuvveti cismin …………………………….kıısmının

hacmine ve sıvının yoğunluğuna bağlıdır.9. 00C de su içinde bir miktar buz yüzmektedir. Buz tamamen eridiğinde su seviyesi…………

Etkinlik : 2. Aşağıda verilen cümlelerin karşısına Doğru ise (D) ,yanlış ise (Y) yazınız.

Kaldırma kuvvetinin birimi gramdır. Cismin havadaki ağırlığı sudaki ağırlığından fazladır Cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğundan büyük ise cisim batar. Cismin sıvı içindeki hacmi arttıkça FK azalır. Sıvı içinde askıda kalan cisimlerin ağırlığı FK dan büyüktür.

Soru : 1. Teog /2014/ 1.Dönem

Soru : 2 . Teog / 2014/ 1.Dönem

Soru : 3. Teog /2014/ 1.Dönem Soru : 4. Teog /2014/ 1.Dönem

Soru : 5. Teog /2014/ 1.Dönem Soru : 6. Teog /2014/ 1.Dönem

Soru : 7. Teog /2014/ 1.Dönem Soru : 8. Teog /2014/ 1.Dönem

Soru : 9. Teog /2014/ 1.Dönem

Konu :3. BASINÇ3. Basınç ile ilgili olarak öğrenciler;3.1.Birim yüzeye etki eden dik kuvveti, basınç denir.3.2.Basınç, kuvvet ve yüzey alanı arasındaki ilişkiyi örneklerle açıklar.3.3.Basınca sebep olan kuvvetin çeşitli etkenlerden kaynaklanabileceğini fark eder.3.4.Sıvıların ve gazların, basıncı, her yönde aynı büyüklükte ilettiğini keşfeder 3.5.Sıvıların ve gazların, basıncı iletme özelliklerinin teknolojideki kullanım alanlarını araştırır.3.6.Basıncın, günlük hayattaki önemini açıklar ve teknolojideki uygulamalarına örnekler verir

KATILARDA BASINÇ:Birim yüzeye dik olarak etki eden kuvvete basınç denir. Bir yüzeyde basınca neden olan kuvvete basınç kuvveti denir. Katılarda basınç kuvveti, yüzey alanına ve cismin şekline bağlı değildir. Sadece cismin ağırlığına bağlıdır. Bu nedenle katılarda basınç kuvveti olarak ağırlık kullanılır.

• Basınç P Basınç Kuvveti F Cismin Ağırlığı G Yüzey(Alan) A ( veya S )

• Katı haldeki cisimlerde basınç kuvveti ( F ) daima cismin ağırlığına esittir. ( F = G )• Katı haldeki cisimlerin uyguladığı basınç, cismin ağırlığına ve cismin dokunma yüzeyine bağlıdır.• Katı haldeki cisimlerin uyguladığı basınç ( P ) , cismin ağırlığı ( F = G ) ile doğru orantılıdır. Cismin ağırlığı arttıkça basınç artar, cismin ağırlığı azaldıkça basınç azalır.

• Katı haldeki cisimlerin uyguladığı basınç( P ), cismin dokunma yüzeyi ( A ) ile ters orantılıdır. Cismin dokunma yüzeyi büyüdükçe basınç azalır, cismin dokunma yüzeyi küçüldükçe basınç artar. Yüzey büyüdükçe, cismin ağırlığı daha fazla birim yüzeye dağılır ve birim yüzey üzerine düşen ağırlık miktarı azalır.

Kısaca Katı Basıncı ;

1. Cismin ağırlığı ile doğru orantılı değişir.2. Cismin temas yüzeyi ile ters orantılı olarak değişir

F

P A

Örnek :

1 2 3 4 P1 > P3 = P4 > P2

Basınç Birimleri :

1. Pascal ( Pa ) = 1 m2 lik yüzeye dik olarak etki eden kuvvet 1 N ise bu yüzeydeki basınca 1 pascal denir.

1 N / m2 = 1 Pa 1 kPa 1000 Pa

2. Atmosfer ( Atm ) = Deniz seviyesinde 1 m2 lik yüzeye dik olarak etki eden 101300 N’luk kuvvetin yaptığı basınca 1 Atm basıncı denir.

101300 N / m2 = 100000 Pa = 1 Atm dir.

105 Pa = 1 Atm

3. cm-Hg = 1 cm derinliğindeki civa sütununun yaptığı basınca denir.

4. mm-Hg = 1 mm derinliğindeki civa sütununun yaptığı basınca denir.

5. Bar = Yaklaşık 76 cm-Hg basınca 1 Bar denir.Bar Atm’den biraz küçüktür.Meteorolojide hava raporlarını açıklamak için bar ve milibar birimleri kullanılır.

1 cm-Hg = 10 mm-Hg ‘dir.

KATILARIN BASINCI İLETMESİ :

Katı maddeler üzerine etki eden kuvveti değiştirmeden aynen iletirler. Basınç ise yüzeyin büyüklüğüne göre değişir.Şekildeki çivinin geniş yüzeyine F kuvveti uygulandığında bu kuvvet sivri uca da aynen iletilir. Dolayısıyla sivri ucun yüzey alanı küçük olduğundan basınç daha büyük olur.

S1 > S2 ise ; P2 > P1 olur.

NOT :

1.Üst üste konulmus katı cisimlerin tabana uyguladıkları basınç bulunurken; Ağırlık olarak ; cisimlerin ağırlıklarının toplamı, Yüzey olarak ; en alttaki cismin yüzeyi alınır.

2- Katı cisimlerin yere dokunma yüzeyleri değişse bile ağırlıkları değişmez.

3- Yüzey büyüdüğünde basıncın azalmasının nedeni, cismin ağırlığının veya kuvvetin daha fazla birim bölgeye dağılması ve bu nedenle birim yüzeye düsen parçanın değerinin azalmasıdır.

4- Ağırlıktaki azalma ile yüzeydeki azalma aynı ise ; P değişmez. Ağırlıktaki azalma daha az, yüzeydeki azalma daha fazla ise ; P artar. Ağırlıktaki azalma daha fazla, yüzeydeki azalma daha az ise ; P azalır.

Üstteki katı cisim X doğrultusundan dik kesilirse; P1 = P2 = P3 olur

Üstteki katı cisim X doğrultusundan açılı kesilirse; P2 > P1 > P3 olur. (I.şekilde ; Geri kalan parçanın basıncı öncekine göre azalır)

Örnek :

Cisimlerin zemine yaptğı basınçları büyükten küçüğe sıralayınız.Çözüm :P1> P3 = P4 > P5 = P6 > P2

Geometrik Şekillerin Hacimleri : Geometrik Şekillerin Alanları :Dikdörtgenler Prizması : V = a . b . c Dikdörtgen : S = a . bKüp : V = a . a . a = a3 Kare : S = a . a = a2

Silindir : V = p. r2 . h Daire : S = II . r2

Küre : V = 4 II . r3 3

Örnek : 1. Kenar uzunlukları şekildeki gibi olan 600 N ağırlığındaki dikdörtgenler prizması seklindeki cismin yere uyguladığı basıncın;a- A yüzeyi üzerinde dururken,b- B yüzeyi üzerinde dururken,c- C yüzeyi üzerinde dururken kaç Pa olacağını bulun.

Çözüm : Önce verilenler yazılır ve varsa çevirmeler yapılır ;G = 600 NSA = a.c.= 4.3 = 12 cm2 = 12.104 m2

SB = b.c = 2.3 = 6 cm2 = 6.104 m2

SC = a.b = 4.2 = 8cm2 = 8.104 m2

Sonra formül yazılır, verilenler yerleştirilir ; PA = 50.104 = 5.105 Pa

PB = 100.104 = 1.106 Pa

PC = 75.104 Pa İşlemler yapıldıktan sonra birimler yazılır.

Şekildeki cismin yatay düzlemde şekil I deki konumunda iken yaptığı basınç P dir. Cisim II konumuna getirildiğinde yere yaptığı basınç ne olur?A) P/3 B) P/2 C) 2/3 P D) 2P

Örnek : 2.

Örnek : 3.Şekildeki silindirin yatay düzleme yaptığı basınç kaç Pa’dır?

Örnek : 4.

Şekildeki dikdörtgenler prizmasının yatay düzleme yaptığı basınç kaç Pa’dır?

Örnek : 5. Aynı maddeden yapılmış eşit yükseklikteki cisimlerin yatay düzleme uyguladıkları basınçları sıralayınız.

A ) Py > Pz > PxB) Py > Px > PzC) Pz > Py >PxD) Px = Py = PzÖrnek : 6.

Şekil I deki tamamen dolu koninin yüzeye yaptığı basınç P,basınç kuvveti ise F dir.Koni şekil II deki konuma getirilirse P ve F nasıl değişir?

Örnek : 7.

Ağırlıkları 4G ve G olan K ve L cisimleri şekildeki gibi dengededir.K cisminin taban alanı S ise yere yaptığı basınç ne olur?

(Makaraların her birinin ağırlığı G ve sürtünmeler önemsizdir.)

A) 5G / S B) 4G / S C) 3G / S D) 2G / S

Örnek : 8.

Şekil I’ de küp şeklindeki homojen cismin tabana yaptığı basınç P,basınç kuvveti F’ dir.Cisim iki eşit parçaya ayrılarak şekil II deki gibi üst üste konulup dengelenirse P ve F nasıl değişir?

P FA ) ARTAR ARTARB ) ARTAR DEĞİŞMEZC ) DEĞİŞMEZ ARTARD ) ARTAR AZALIR

Örnek : 9.

2XX

GG

G

Özdeş cisimler şekildeki gibi dengedeyken temas yüzeylerine yaptıkları basınçları sıralayınız.

Örnek : 10. Aşağıda verilen şekilde taralı bölge çıkarılırsa ; geride kalan parçanın yere yaptığı basınç için ne söylenebilir?

SIVI BASINCI : Sıvılar ağırlıklarından dolayı içinde bulundukları kabın temas ettikleri yüzeylerine basınç uygularlar.Sıvılar,akışkan olduklarından sadece tabana değil,kabın yan yüzeylerine de

basınç yaparlar.Sıvıların Temas Ettikleri Yüzeylere Uyguladığı Basınç ;1. Sıvının derinliği (h ) ile doğru orantılı değişir.2. Sıvının yoğunluğu ( d ) ile doğru orantılı değişir.3. Yerçekimi ivmesi ( g ) ile doğru orantılı değişir.

Öyleyse ;

Sıvı Basıncı (Psıvı ) = Sıvının derinliği ( h ) X Sıvının yoğunluğu ( d ) X Yerçekimi ivmesi ( g ) diyebiliriz.

Kısaca ; formülüyle ifade edilir. Psıvı = h.d.g

• Sıvı Basıncı, Sıvı cinsi ve derinliği değişmemek şartıyla sıvı miktarına ve kabın şekline bağlı değildir. Yüzey kaç kat arttırılırsa, sıvı miktarı yani sıvının ağırlığı da o kadar artar. Fakat kabın tabanına etki eden basınç değişmez.

• Sıvı Basıncı, daima kabın çeperlerine dik etki eder.Kap nereden delinirse sıvı oradan dik olarak fışkırır.

• Aynı tür sıvının aynı derinlikteki tüm noktalara uyguladığı basınçlar eşittir. Derinlik yazılırken sıvının serbest yüzeyinden istenilen noktaya dik uzaklığı alınır.

P1 = P3 = h.d P2 = 2 h.d P4 = 4 h.d

• İçerisinde aynı yükseklikte, aynı cins sıvılar bulunan farklı şekilli kapların tabanlarındaki sıvı basınçları aynıdır. Çünkü sıvı basıncı, sıvının derinliğine, özkütlesine ve yer çekim ivmesine bağlıdır. Bu değerler bütün kaplarda aynı olduğu için sıvı basınçları da eşittir.

h, d ve g aynı olduğu için; P1 = P2 = P3 = P4 = P5 = P6 = h . d . g olur.

• Bir kap içerisinde birbirine karışmayan sıvılar varsa bu sıvıların kabın tabanında oluşturdukları toplam basınç, her bir sıvının kendi tabanına uyguladığı basınçların toplamına eşittir. (Birbiri içerisinde çözünmeyen sıvılardan öz kütlesi büyük olan sıvı daime en altta bulunur.)

P1 = h1.d1.g P2 = h2.d2.g P3 = h3.d3.g P = P1 + P2 + P3

• Çekim alanının sıfır olduğu bir yerde, katı ve sıvıların ağırlıklarından söz edilemeyeceği için, yaptıkları basınçlar da sıfır olur.

• Şekli düzgün olan kaplarda sıvı derinliği zamanla düzgün olarak artar. Sekli düzgün olmayan kaplarda ise kaptaki sıvı derinliği zamanla düzgün olarak artmaz. Şekillerdeki K, L ve M kapları özdeş musluklarla doldurulursa, basıncın zamana göre değişimi aynı olmaz. (Basınç değişimi sıvı derinliğine bağlıdır).

Yükseklik düzgün olarak arttığı için P da düzgün olarak artar. (Doğru Orantı Grafiği)

Yükseklik yavaş arttığı için P da yavaş olarak artar. Yükseklikteki artma miktarı azaldığı için basınçtaki artma miktarı da azalır.

Yükseklik hızlı arttığı için P da hızlı olarak artar. Yükseklikteki artma miktarı arttığı için basınçtakiartma miktarı da artar.

• Delinen kaptan fışkıran suyun hızı,o noktadaki

sıvı basıncı ile doğru orantılıdır.Ağzına kadar sıvı doldurulmuş bir kaba değişik yüksekliklerde delikler açılırsa en alttaki delikten daha hızlı sıvı akışı olduğu görülür. Bu da sıvının derinliği arttıkça basıncın, dolayısıyla sıvı çıkış hızının arttığını gösterir.

• Kabın yan yüzeylerine etki eden sıvı basıncı ; PYan = h.d / 2 ile bulunur.

Kap tabanına yapılan sıvı basıncı P2 > P1 olur

Kap tabanına yapılan sıvı basıncı P2 > P1 olur

Şekillerdeki kapların tabanına yapılansıvı basıncı P1 = P2 = P3 olur.

(h leri ve d leri eşit.)

Denizden yüksek Deniz Seviyesi

Deniz seviyesinde yerçekim ivmesi daha fazlaolduğu için kapların tabanına yapılansıvı basıncı P2 > P1 olur

SIVILARDA BASINÇ KUVVETİ : • Bir kapta bulunan sıvı, ağırlığının etkisi ile dokunduğu bütün yüzeylere kuvvet uygular. Sıvının, kabın herhangi bir yüzeyinin tamamına uyguladığı dik kuvvete basınç kuvveti denir. • Basınç kuvveti, F = h.d.g.S formülü ile hesaplanır.• Yüzey alan artarsa F de artar. Ayrıca,sıvılarda basınç kuvvetleri sıvının derinliği arttıkça artar• Bir yüzeye etki eden basınç kuvvetini bulmak için , o yüzeyin tam ortasına etki eden basınç ile yüzey alanı çarpılır. F = Portalama.S Yandaki kapta ; (Kabın Tabanı ) F1 = h.d.g.S1

(Kabın Yan Yüzeyi) F2 = h/2.d.g.S2 dir.

(Yan yüzeyin basınç kuvveti (F) bulunurken, ortalama yükseklik alınır.)

• Bir kap içerisinde oluşan basınç kuvvetlerinin (toplamı) bileşkesi sıfır olduğu için sıvı kap içerisinde hareketsiz kalır.

• Değişik kaplarda,Sıvı yüksekliği de değiştiği için ;

Silindir şeklindeki kapta,sıvının kap tabanına uyguladığı basınç kuvveti; sıvının ağırlığına eşittir.

G = F

• Kesik koni biçimindeki kabın tabanına etki eden sıvı basınç kuvveti noktalı çizgiler arasında kalan sıvının ağırlığına eşittir.Geri kalan sıvının ağırlığı yan yüzeyler tarafından dengelenir.Buna göre,kabın içindeki sıvının ağırlığı,tabana uygulanan basınç kuvvetinden büyüktür. G > F

3.Şekilde ise yine tabana etki eden sıvı basınç kuvveti,noktalı çizgiler arası sıvı dolu olsaydı o kadar sıvının ağırlığına eşit olurdu.Buna göre; kabın içindeki sıvının ağırlığı,tabana uygulanan sıvı basınç kuvvetinden küçüktür. G < F  

Örnek : 1. Aşağıda verilen kapta işaretlenen noktalara uygulanan sıvı basınçlarını sıralayınız.

Çözüm :

Örnek : 2. a) P1 / P2 = ? b) F1 / F2 = ? Çözüm :

Örnek : 3. Şekildeki farklı biçimde üç kap farklı yoğunlukta sıvı içermektedir. Bu kaplara şekildeki gibi farklı

derinlikte delikler açılmıştır. Aynı büyüklükte

olan bu deliklerden akan suyun fışkırma mesafeleri A,B ve C arasındaki ilişki nasıl olur?

A) A=B=C B) A>B>C

C) A=B>C D) A< B=C

Örnek : 4.

Şekildeki kap sabit debili su akıtan bir musluk tarafından dolduruluyor.Kabın tabanındaki sıvı basıncının yüksekliğine bağlı grafiği hangisi gibi olur?

Örnek : 5. Teog 2014 / 2.Dönem

SIVILARIN BASINCI İLETMESİ : PASCAL İLKESİ : Sıvıların özelliklerini inceleyen Fransız fizikçi Blaise Pascal, kapalı kapta bulunan sıvının herhangi bir noktasına uygulanan basıncı, kabın şekli ne olursa olsun, sıvının temas ettiği her yüzeye her doğrultuda, aynı büyüklükte iletebilmesini “pascal ilkesi” ile açıklamıştır. Pascal ilkesi kullanılarak bileşik kaplar, su cendereleri ve hidrolik sistemler geliştirilmiştir. BİLEŞİK KAPLAR : Şekillerinin aynı ya da farklı olabildiği kapların tabanlarının birleştirilmesi ile oluşturulmuş kaplardır.

• Bileşik kaplara aynı cins sıvı konulduğunda kabın her bir kolundaki sıvı düzeyi aynı olur. Ayrıca kapların tabanlarında sıvı basınçları eşit olur. 

P1 = P2 = P3 = P4 = P5 = h . d . g

• Bileşik kaplarda birbirine karışmayan farklı cins sıvılar varsa, her kaptaki sıvı yüksekliği farklı olur fakat basınçlar eşittir. Bundan yararlanarak birbirine karışmayan sıvılarda öz kütle bulunabilir

• Bileşik kaplara konan farklı cins sıvılardan öz kütlesi büyük olanın yüksekliği az, öz kütlesi küçük olanın yüksekliği fazla olur.

• U borusu öz kütlesi bilinmeyen bir sıvının basınç yardımıyla öz kütlesini bulmaya yarayan araçtır

P1 = P2

h1.d1= h1.d2 10.1= 0.8h h = 12.5 cm olarak bulunur.

Örnek Soru :

Şekildeki bileşik kap K musluğundan akan su ile dolduruluyor. Kabın X,Y ve Z noktalarında oluşan su basınçları sırasıyla Px, PY ve PZ oluyor. Aralarındaki sıvı basınç ilişkisini sıralayınız

SU CENDERELERİ : Kesitleri farklı olan iki borunun tabanlarının birleştirilmesi ile elde edilen araca (düzeneğe) su cenderesi denir.Su cenderesinin her iki kolunda da hareketli pistonlar bulunur. Küçük pistona bir kuvvet uygulandığında, sıvı üzerinde bir basınç oluşur. Oluşan basınç, sıvı tarafından her yere aynen iletilir. İletilen bu basınç, büyük piston üzerinde büyük bir kuvvet oluşturur. Bu kuvvet piston üzerindeki yükü dengeler. Pistonlar aynı düzeyde olduğuna göre küçük pistondaki basınç (P1), büyük pistondaki basınca (P2) eşittir.

P1 = P2

Olur

 

F1 → Küçük Pistona Uygulanan KuvvetF2 → Büyük Pistonda Elde Edilen(Oluşan) KuvvetS1 → Küçük Pistonun Yüzeyi (Alanı)S2 → Büyük Pistonun Yüzeyi (Alanı)P1 → Küçük Pistona Uygulanan Kuvvetin Oluşturduğu Basınç

P2 → Büyük Pistonda Oluşan BasınçP → Sıvı Basıncı

Su Cenderelerinin Günlük Yaşamdaki Kullanım AlanlarıArabaların hidrolik fren, pres, kriko ve direksiyonları, itfaiye merdivenleri, kamyon damperleri,emme basma tulumbalar, berber ve dişçi koltukları, vinçler,bazı yerleşim yerlerinde bulunan su tanklarının çalışması ile araba servislerinde arabayı yukarıya kaldıran sistem ve artezyen kuyularından suyun fışkırmasını sağlayan emme basma tulumba sistemleri örnek olarak gösterilebilir.Ayrıca; Tansiyon, su cenderesinin özelliğinden faydalanarak ölçülür. Damarlar, kapalı kabı temsil eder ve her noktadaki basınç birbirine eşittir. Fakat tansiyonun doğru ölçülebilmesi için ölçüm noktasının kalp hizasından seçilmesi ve bu nedenle sıvı yükseklik farkından dolayı oluşan basıncın oluşmaması gerekir. Bu nedenle tansiyon kalp hizasından ölçülür.  Örnek Soru:

Şekildeki su cenderesinde küçük pistonun yüzey alanı 100 cm2 , büyük pistonun yüzey alanı 2000 cm2 ’dir.Küçük pistona uygulanan 20 N büyüklüğündeki kuvvet ile kaç N değerindeki yük dengelenebilir?  a) 100 b) 200 c) 400 d) 500 

Örnek Soru: Şekildeki düzenekte kalın silindirik boruların kesiti S, sağdaki ince boruların kesiti S/3 ‘ tür. Piston 20 cm aşağıya itilirse, diğer koldaki su düzeyi kaç cm yükselir? A) 10 B) 20 C) 30 D) 40

AÇIK HAVA BASINCI : Atmosferdeki gazlar, katılar ve sıvılar gibi dokundukları yüzeylere basınç uygulamaktadır.Havanın ağırlığından dolayı birim yüzeye uyguladığı kuvvete açık hava basıncı veya atmosfer basıncı denir. P0 ile gösterilir. Açık hava basıncının değerini Toriçelli bulmuştur.Toriçelli bu deneyi değişik genişlikteki cam borularla yaptığında civa yüksekliğinin değişmediğini görmüştür.Buna göre ; Cam borudaki civa yüksekliği borunun genişliği ile ilgili değildir. Açık hava basıncının ölçüldüğü aletlere barometre denir. Barometrelerin cıvalı, metal, sifonlu çeşitleri vardır.Atmosfer basıncı, insan vücuduna ortalama 150.000 N'luk kuvvetle etki etmesine rağmen, vücut içi basıncımızla dengelendiğinden hissedilmez. Uzayda atmosfer basıncı olmadığından astronotlar, iç basınçlarını dengelemek için uzay elbisesi giyerler.Atmosfer basıncı, en büyük değerini deniz seviyesinde alırken deniz seviyesinden yükseklere çıkıldıkça hava moleküllerinin yoğunluğu azaldığından basınç da düşer.Açık hava basıncı, havanın sıcaklık ve nemine göre değişir. 

Atmosfer basıncı, insan vücuduna ortalama 150.000 N'luk kuvvetle etki etmesine rağmen, vücut içi basıncımızla dengelendiğinden hissedilmez. Uzayda atmosfer basıncı olmadığından astronotlar, iç basınçlarını dengelemek için uzay elbisesi giyerler.Atmosfer basıncı, en büyük değerini deniz seviyesinde alırken deniz seviyesinden yükseklere çıkıldıkça hava moleküllerinin yoğunluğu azaldığından basınç da düşer.Açık hava basıncı, havanın sıcaklık ve nemine göre değişir.

Toriçelli Deneyi : Toriçelli; havanın açık ve 00C olduğu bir günde, deniz seviyesinde deneyini yapmıştır. Toriçelli, yaklaşık 1 m uzunluğunda ve bir ucu kapalı bir boru alarak içini tamamen cıva ile doldurmuştur. Bir tarafı açık olan borunun açık tarafını parmağıyla kapatarak, boruyu cıva dolu bir çanağa daldırmıştır. Parmağını çektikten sonra cıvanın yüksekliğinin şekildeki gibi 76 cm de kaldığını görmüştür.Şekildeki barometrede çanaktaki cıva üzerine etki eden açık hava basıncı, cıva tarafından itilerek, borudaki cıva basıncını dengeler.

Buna göre ; P0 = Pcıva

P0= h . dciva P0= 76 . 13,6 P0= 1033,6 g.f/cm2 = 1 Atm dir.Bu sonuca göre açık hava ,deniz düzeyinde 1 cm2 lik yüzeye 1 kg-f den fazla yani yaklaşık10 N değerinde kuvvet uygulamaktadır.

Deneyde sıvı olarak, cıva yerine su kullanılsaydı; 76 cm cıvanın uyguladığı basıncı uygulayacak suyun yüksekliği, h1. dHg = h2. dsu

76 . 13,6 = h2 . 1 h2 = 10,336 m olur.Yani; Toriçelli, deneyini su ile yapsaydı yaklaşık 10,5 m olan cam boru kullanacaktı. 

Toriçelli Deneyinin Sonuçları:

• Deneyde kullanılan sıvının cinsi, borudaki yükselme miktarını etkiler.• Ortamın sıcaklığı cam borudaki sıvı yüksekliğini doğru orantılı olarak değiştirir.• Sıcak ortamlarda sıvı genleştiği için, sıvı yüksekliği (hsıvı ) artar.• Deneyin yapıldığı yerin deniz seviyesinden yüksekliği,cam borudaki sıvı yüksekliğini ters orantılı olarak değiştirir.Deniz seviyesinden yukarılara çıkıldıkça açık hava basıncı azalacağından, borudaki cıva seviyesi düşer. Civalı barometrelerde atmosfer basıncı azalacağı için her 105 metreye çıkıldığında civa yüksekliği 1 cm düşer.• Borudaki cıvanın h yüksekliği çekim ivmesine bağlıdır. Çekim ivmesi büyük ise, h yüksekliği küçüktür. Çekim ivmesi küçük ise, h yüksekliği büyüktür.• Cam Borudaki boşluk denilen kısma hava kaçıp kaçmaması sıvı yüksekliğini etkiler.Eğer borunun üstüne hava kaçarsa; açık hava basıncı, cıva basıncı ile gazın basıncının toplamına eşit olur. Dolayısıyla h yüksekliği 76 cm den daha az olur.Yani sıvı yüksekliği azalır.• Borunun duruşu, biçimi ve kalınlığı h yüksekliğini etkilemez.• Cıvanın kaptaki hacmi, h yüksekliğini değiştirmez. 

Açık Hava Basıncının Etkileri :

1. Pet şişenin içindeki havanın çekilmesiyle , pet şişenin büzülmesi (Çünkü plastik şişenin içindeki hava boşalınca iç basınç hava basıncından daha küçük olur ve şişe içe doğru büzülür.)

2. Meyve suyunun pipetle çekilmesi (Çünkü meyve suyu pipet ile kutudan çekilirken pipetin içinde hava basıncı düşer ve kutu yüzeyleri açık hava basıncı etkisiyle içeriye doğru büzülür. Pipetin alt ucundaki basınç üst ucundakine göre daha yüksek olduğu için sıvı pipetin içinde yukarı doğru hareket eder)

3. Düz yüzeylere yapışan askıların içindeki hava basıncı, dıştaki hava basıncından daha düşük olduğu için askı yapıştırıldığı yüzeyde asılı kalır.

4. Ağzına kadar su doldurulmuş bardağın üstüne konulan kağıdın, bardak ters çevrilince düşmemesin nedeni havanın uyguladığı gaz basıncıdır.

  Yağ tenekelerini boşaltmak için tenekelerin iki farklı yerden delinmesi, damlalık ve enjektörlere sıvı çekilmesi ile emme basma tulumbaları ve vakumlu torbaların çalışma prensibi atmosfer basıncının etkilerinin örneklerindendir.

Örnek Soru : Deniz kenarında 76 cm-Hg’yi gösteren bir barometre, yüksekliği 525 m olan bir dağa götürülürse, civa seviyesi kaç cm olur?

A) 71 B) 73 C) 75 D) 77

Örnek Soru :

Aynı ortamda yapılan Toriçelli deneyinde h1 > h2

şeklinde ölçüm yapıldığına göre aşağıdakilerden hangisi söylenebilir?

(h si fazla olan sıvının d si az olur Yanıt: B)A) d1> d2

B) d1<d2

C) I’de kullanılan sıvının miktarı, II’dekinden fazladır

D) I’de kullanılan sıvının miktarı, II’dekinden

azdır

Örnek Soru :

Şekildeki civalı barometrede tüpte boşluk yerine bir gaz sıkıştırılırsa, ölçülenle ilgili olarak;

I. Açık hava basıncı artar

II. Civanın yüksekliği artar

III. Civa yüksekliği azalır

ifadelerinden hangisi ya da hangileri söylenebilir?

A) I B) II C) III D) I-II-III

KAPALI KAPLARDAKİ GAZLARIN BASINCI :

Gaz molekülleri sürekli olarak kabın iç yüzeylerine çarpar ve kabın yüzeylerine basınç uygular. Bu basınç birim zamanda birim yüzeye çarpan molekülsayısıyla doğru orantılıdır.Gazın kap içinde her yere yaptığı basınç eşittir. Kapalı bir kapta bulunan gazın basıncı;

a)Hacimle ters orantılıdır. Sıcaklık sabit kalmak şartıyla hacim azaldıkça basınç artar.

b) Hacim sabit kalmak şartıyla, sıcaklık arttıkça basınç da artar.

c) Molekül sayısı ile doğru orantılıdır. Hacim sabit kalmak şartıyla, molekül sayısı arttıkça basınç artar. 

Kapalı kaplardaki gaz basıncı manometrelerle ölçülür. Kapalı uçlu, açık uçlu ve metal manometre olmak üzere değişik çeşitleri vardır.

Kapalı uçlu manometreler : Bir ucu içinde gaz bulunan kaba bağlı, diğer ucu kapalı olan manometrelerdir. Alçak basınçları ölçmekte kullanılır. 

b. Açık uçlu manometreler : Bir ucu içinde gaz bulunan kaba bağlı, diğer ucu açık olan manometrelerdir. Bir ucu açık olduğundan, kaptaki gazın basıncı ölçülürken açık hava basıncının etkisi de dikkate alınır. Yüksek basınçları ölçmede kullanılır.

c. Metal manometreler : İçerisinde bir tüp ve bu tüpe bağlı olan dişli çarklar ve bu çarklara bağlı bir ibreden oluşur. Gaz basıncının büyüklüğüne bağlı olarak tüpün ucu, bağlı bulunduğu dişli çarklar yardımıyla ibreyi hareket ettirir ve manometrede gaz basıncının okunmasını sağlar.

Gaz basıncından faydalanma : Gazların sıkıştırıldıklarında ısınır, genleştirildiklerinde de soğur.Günlük hayatta sıkça kullanılan klima ve buzdolapları gazların bu özelliğinden yararlanarak çalışır.

Örnek Soru :

I. Atmosfer basıncına

II. Sıvının özkütlesine

III. Balondaki gazın sıcaklığına

Şekildeki manometrede h yüksekliği yukarıdakilerden

hangisi ya da hangilerine bağlıdır ?

A) I B) I-II C) II-III D) I-II-III

Örnek Soru :

Açık hava basıncının 68 cm-Hg olduğu bir yerde manometredeki civanın yüksekliği 12 cm olarak ölçülüyor.

Gazın basıncı kaç cm-Hg dir?

A) 56 B) 72 C) 80 D) 90

ÜNİTE DEĞERLENDİRME SORULARI :

Örnek :1. 2009 / SBS

Örnek :2. 2010 / SBS

Örnek :3. 2011 / SBS

Örnek :3. 2011 / SBS

Örnek :5. 2008 / OKS

Örnek : 6. 2003 / OKS

Örnek : 7. 2003 / OKS

Örnek : 8 . 2005 / OKS

Örnek :9 . 2006 / OKS

Örnek : 10 . 2002 / OKS

Örnek : 11 . 1998 / ÖOS

Örnek : 12. 1998 / ÖOS

Örnek : 14. 2000 / ÖOS

Örnek : 15. 2001 / ÖOS

Örnek : 16. 2001 / ÖOS

Örnek : 17. 2002 / ÖOS

Örnek : 18. 2003 / ÖOS

Örnek : 19. 2003 / ÖOS

Örnek : 20. 2004 / ÖOS

Örnek : 21. 2004 / ÖOS

Örnek : 22. 2005 / ÖOS