KUVVET VE HAREKET

Konu özeti ve örnek sorularla ilgili sunum.

Bu gösteriyi indirmek için tıklayınız.

KUVVET VE HAREKET                      

1-Kaldırma Kuvveti
2-Bazı Cisimler Neden Yüzer veya Batar?
3-Basınç

KALDIRMA KUVVETİ

Her cisim,dünyanın merkezine doğru bir çekim kuvvetinin etkisindedir.Buna rağmen su   yüzeyine bırakılan tahta parçası ya da gemilerin batmadığını,bazı balonların ise havada yukarı doğru hareket ettiğini görüyoruz.Bu olayların gerçekleşmesini sağlayan çekim kuvvetine zıt yönde bir itme kuvveti vardır.Bu itme kuvvetine “kaldırma kuvveti” denir.Cisimlere etki eden bu çekim kuvveti ağırlık olarak adlandırılır ve yönü yerin merkezine doğrudur.Cisimlerin ağırlıklarını ölçmek için kullandığımız aracın adı dinamometredir.
a . Sıvıların Kaldırma Kuvveti    

Rivayete göre Archimedes bir gün banyo yapmak için su dolu bir küvete girer. Küvetin kenarlarından taşan suyu görünce bu suyun ağırlığı ile kendi vücut hacminin suda kalan kısmı arasında bir ilişki olabileceğini düşünür ve cisimlerin bir sıvıda yüzmesi ya da batmasıyla ilgili bir sonuca ulaşır. Çok heyecanlanan Archimedes, küvetten çıkıp “Eureka! Eureka! (Buldum! Buldum!)” diye bağırarak sokağa fırlar.

Sıvılar, içine batırılan cisimleri yukarı doğru iterler. Bu itme kuvvetine, sıvıların kaldırma kuvveti denir. Balıkların su içinde, gemilerin ve kayıkların su üstünde yüzmesi suyun kaldırma kuvvetinin en güzel göstergesidir.


Sıvıların Kaldırma Kuvveti Nelere Bağlıdır ?                       
a. öz kütlesine (ds), (yoğunluğuna)
b. batan cismin hacmine (Vb),
c. yer çekimi ivmesine (g) bağlıdır.


Yüzme ve Batma

Yüzme ve batma olayı cismin yoğunluğu ile sıvının yoğunluğu arasındaki ilişkiye bağlıdır.

yoğunluk : Birim hacimde bulunan madde miktarı demektir. 
Bir cismin kütlesini hacmine bölerek hacimdeki kütleyi yani yoğunluğu bulmuş oluruz.



              
      d=yoğunluk         v=hacim                m=kütle    
                  
                        
Sıvı İçinde Cisimlerin Konumları :

a. Yüzen Cisimler

Sıvı içine bırakılan cismin yoğunluğu, sıvının yoğunluğundan küçük ise cisim hacminin bir kısmı sıvı dışında kalacak şekilde yüzer.




- Cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğundan küçüktür (dcisim < dsıvı ).
-Kaldırma kuvveti cismin ağırlığına eşittir .(F k = G cisim )
-Taşan sıvının ağırlığı cismin ağırlığına ve kaldırma kuvvetine eşittir.
- Cismin batan kısmının hacmi kadar hacimde sıvı taşırır.


b. Askıda Kalan Cisimler

Hacmin tamamı sıvı içinde kalan ve yere temas etmeden dengede kalan cisimler askıdadır.




-Cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğuna eşittir. (dcisim > dsıvı )
-Kaldırma kuvveti cismin ağırlığına eşittir. (F k = G cisim )
-Taşan sıvının ağırlığı cismin ağırlığına ve kaldırma kuvvetine eşittir.
- Cismin batan kısmının hacmi kadar hacimde sıvı taşırır.

c. Batan Cisimler :


Hacimleri tamamen sıvının içindedir ve yere temas etmektedir. 






-Cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğundan büyüktür. (dcisim > dsıvı )
-Kaldırma kuvveti cismin ağırlığından küçüktür.(F k < G cisim )
- Taşan sıvının hacmi cismin hacmine eşittir.
- Taşan sıvının ağırlığı cismin ağırlığından küçüktür.
   


Sıvıların Kaldırma Kuvvetinin Ölçülmesi :

Bir dinamometre ile bir taşı önce havada tartalım, ardından dereceli silindirdeki su içinde tartalım. Cismin havadaki ağırlığından sudaki ağırlığını çıkardığımızda, suyun cisme uyguladığı kaldırma kuvvetini bulabiliriz. Aynı zamanda dereceli silindirde yükselen su seviyesinden taşın hacmini de bulabiliriz.

örnek soru :1

 örnek soru :2

b. Gazların Kaldırma Kuvveti

Tüm maddeler gibi gazlarında yoğunluğu vardır,ancak yoğunlukları çok küçük olduğu için gözlemlenebilmesi oldukça zordur.
Sıvılar gibi gazlar da içlerine bırakılan cisimlere kaldırma kuvveti uygular.

 

Gaz ortamında cisimlere uygulanan kaldırma kuvveti:  

1-Cismin Hacmine :

Cismin hacmi arttıkça, havanın uyguladığı kaldırma kuvveti de artar.

2- Havanın yoğunluğuna :

 Cisimlerin hacimleri eşittir ancak ortamdaki gazlar farklıdır. Buna göre gazın yoğunluğu arttıkça uygulanan kaldırma kuvveti artar. 

Balonlarda Yükselme ve Alçalma Durumu :

Yükselme Durumu: 


Bir balonun içindeki gazın sıcaklığını arttırdığımızda, balonun hacmi artar. Hacim ile yoğunluk ters orantılı olduğundan dolayı hacmin artmasıyla birlikte balonun içindeki gazın yoğunluğu azalır ve balon yukarı doğru hareket eder. Kaldırma kuvveti cismin ağırlığından büyüktür.

                                         d cisim < d sıvı
   



Balonlarda Askıda Kalma Durumu :

Balon içinde bulunan gazın yoğunluğu, havanın yoğunluğuna eşit ise balon askıda kalır. Kaldırma kuvveti cismin ağırlığına eşittir. 


                           d cisim = d sıvı


Balonlarda Alçalma Durumu :

Bir balonun içine havanın yoğunluğundan, yoğunluğu daha fazla bir gaz konulduğunda balon aşağı doğru iner.Kaldırma kuvveti cismin ağırlığından küçüktür.


                                           d cisim > d sıvı




BASINÇ:


1- Katı Basıncı 
Birim yüzeye dik olarak etki eden kuvvete basınç adı verilir.Bütün maddeler ağırlıkları nedeniyle bulundukları yüzeye bir kuvvet uygularlar. Basınç kuvvete ve yüzeye bağlı olarak değişir. 

-Katı haldeki cisimlerde basınç kuvveti daima  cismin ağırlığına eşittir.
-Katı haldeki cisimlerin uyguladığı basınç ağırlık ile doğru orantılıdır.Cismin ağırlığı arttıkça basınç artar, cismin ağırlığı azalırsa basınç azalır. .
-katı haldeki cisimlerin uyguladığı basınç, cismin dokunma yüzeyi ile ters orantılıdır.Cismin dokunma yüzeyi arttıkça basınç azalır, cismin dokunma yüzeyi azaldıkça basınç artar. 

              P = basınç                                
                F = kuvvet             
               S = yüzey  
 


örnek soru : 3

2-Sıvı Basıncı
1-) Durgun sıvıların basıncı; sıvının öz kütlesine (öz ağırlığına), yer çekim ivmesine ve sıvının derinliğine (açık yüzeye olan uzaklığına) bağlı olup bunlarla doğru orantılıdır. Sıvı derinliği ve öz kütle arttıkça basınç artar, sıvı derinliği ve öz kütle azaldıkça basınç azalır.

       P = h.d.g




2-Durgun sıvıların basıncı; içerisinde bulunduğu kabın şekline ya da kaptaki sıvı miktarına bağlı değildir.İçerisinde aynı yükseklikte, aynı cins sıvılar bulunan farklı şekilli kapların tabanlarındaki sıvı basınçları aynıdır. Çünkü sıvı basıncı, sıvının derinliğine, öz kütlesine ve yer çekim ivmesine bağlıdır. Bu değerler bütün kaplarda aynı olduğu için sıvı basınçları da eşittir.

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

               P1 = h1.d1.g1
               P2 = h2.d2.g2       
                      P = P1+ P2 


4-) Bir kaptan açılan deliklerden fışkıran suyun yatay olarak alacağı yol yani sıvının ilerleme miktarı (ulaştığı mesafe) sıvı basıncına, sıvı basıncı da yalnızca sıvının derinliğine bağlıdır ve doğru orantılıdır. Derinlik arttıkça sıvı basıncı ve suyun fışkırma miktarı (ulaştığı mesafe) artar. Sıvının fışkırma miktarı (ulaştığı mesafe), sıvının cinsine, ya da yer çekim ivmesine (açık hava basıncına) bağlı değildir. (Kap içerisindeki farklı noktalarda öz kütle, yer çekim ivmesi ve açık hava basıncı aynı olduğu için).


5-) Şekli düzgün olan kaplarda sıvı derinliği zamanla düzgün olarak artar. Şekli 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. )

örnek soru :4 

 


3-Gaz Basıncı      


Maddelerin gaz halinde bulunmasının nedeni, moleküllerin her tarafa doğru hareket etmesidir. Bu nedenle gazlar bulundukları kabın çeperlerine çarparlar ve bu çarpma sonucu yüzeye uygulanan etkiye basınç denir. 
Açık hava hem yeryüzüne hem de içerisinde bulunan bütün yüzeylere ağırlığı nedeniyle bir kuvvet uygular. Bu kuvvetin yüzeyin birim alanına düşen kısmına açık hava basıncı yada atmosfer basıncı denir.   

Toriçelli deneyi
Toriçelli 80-90cm uzunluğunda bir cam boru alarak tamamen civa ile doldurmuştur. Daha sonra civa dolu cam boruyu ters çevirerek, içerisinde civa bulunan civa kabına koyduktan sonra burudaki civanın bir kısmının civa kabına boşaldığını ve 76cm yüksekliğini alacak şekilde dengede kaldığını gözlemiştir. Civanın tamamen boşalmamasının sebebi, açık hava basıncının borudaki civa basıncını dengelemesidir. Yani borudaki civa(sıvı) basıncı kaptaki civanın üst yüzeyine etkiyen açık hava basıncına eşittir.
 Toriçelli bu deneyi değişik kesitteki borularla denemiş ve sonucun değişmediğini gözlemiştir. O halde civa yüksekliği borunun kesitine bağlı değildir. Toriçelli bu deneyi deniz kıyısında ve sıcaklığın 0°C olduğu bir günde yapmıştır.

Civanın özağırlığı 13.6 olduğundan borudaki sıvı basıncı açık hava basıncına eşittir;

  P0 = Açık hava basıncı

  P0 = Pcıva = h . dcıva

   P0 = Pcıva = 76cm . 13.6 g.f/cm²

  P0 = Pcıva = 1033,6 g.f/cm² dir. ( 1 Atm basınç)  

Açık hava basıncını ölçen aletlere barometre denir.

Kapalı Kaplardaki Gazların Basıncı: 

Sıvılar gibi gazlarda içinde bulundukları kabın çeperlerine basınç uygularlar. Bu basınç gaz moleküllerinin hareketinden ileri gelir. Kapalı bir kapta bulunan gaz basıncı;
1.Hacimle ters orantılıdır. Sıcaklık sabit kalmak şartıyla hacim azaldıkça basınç artar.
2.Hacim sabit kalmak şartıyla, sıcaklık arttıkça basınç artar.
3.Molekül sayısı ile doğru orantılıdır. Hacim sabit iken molekül sayısı arttıkça basınç artar.
Bu üç Madde ideal gaz denklemi ile ifade edilir.


P.V=n.R.T


P:basınç V: hacim
N:molekül sayısı R: genel gaz sabiti
T:sıcaklık(T=273+t°C)

örnek soru: 5 

KAYNAKÇA:



 http://fenciysen.blogspot.com/2010/11/kaldirma-kuvveti8sini-2unite-konu.html

 http://fenndelisii.blogcu.com/sivilarin-kaldirma-kuvveti/6694741

http://www.fenokulu.net/portal/Sayfa.php?Git=KonuKategorileri&Sayfa=KonuDigerListesi&baslikid=147&DigID=455


 http://odevistan.blogcu.com/8-sinif-fen-ve-teknoloji-basinca-kuvvet-neden-olur-konu-anlatim/4514588


 http://www.karmabilgi.net/kati-basinci/


http://www.fenrehberi.com/forum/index.php?topic=4411.0


http://www.fenokulu.net/portal/Sayfa.php?Git=KonuKategorileri&Sayfa=KonuBaslikListesi&baslikid=148&KonuID=703


http://odevistan.blogcu.com/basinc-nedir-basincin-ozellikleri-nelerdir-basinc-nelere-bagli/5467253


http://www.fenrehberi.com/forum/index.php?topic=4411.0


http://www.msxlabs.org/forum/soru-cevap/214651-arsimet-suyun-kaldirma-kuvvetini-nasil-bulmustur.html