📄 9. Sınıf Fizik: Basınç, açık hava basıncı, kaldırma kuvveti, akışkanlar, enerji, iç enerji Çalışma Kağıdı

💡 Çözüm Adımları:

Öncelikle kutunun ağırlığını (basınç kuvvetini) bulalım:

Kütle \(m = 15 \text{ kg}\)

Yerçekimi ivmesi \(g = 10 \text{ m/s}^2\)

Ağırlık (Basınç Kuvveti) \(F = m \cdot g = 15 \text{ kg} \cdot 10 \text{ m/s}^2 = 150 \text{ N}\).

Basınç kuvveti her iki durumda da kutunun ağırlığına eşit ve 150 N'dur.



a) Kutu, en küçük yüzeyi üzerine konulduğunda:

En küçük yüzeyin kenar uzunlukları 20 cm ve 30 cm'dir.

Yüzey alanı \(A = 20 \text{ cm} \cdot 30 \text{ cm} = 600 \text{ cm}^2\).

Bu alanı metrekareye çevirelim: \(A = 600 \cdot (10^{-2} \text{ m})^2 = 600 \cdot 10^{-4} \text{ m}^2 = 0.06 \text{ m}^2\).

Basınç \(P = \frac{F}{A} = \frac{150 \text{ N}}{0.06 \text{ m}^2} = 2500 \text{ Pa}\).



b) Kutu, en büyük yüzeyi üzerine konulduğunda:

En büyük yüzeyin kenar uzunlukları 30 cm ve 50 cm'dir.

Yüzey alanı \(A = 30 \text{ cm} \cdot 50 \text{ cm} = 1500 \text{ cm}^2\).

Bu alanı metrekareye çevirelim: \(A = 1500 \cdot (10^{-2} \text{ m})^2 = 1500 \cdot 10^{-4} \text{ m}^2 = 0.15 \text{ m}^2\).

Basınç \(P = \frac{F}{A} = \frac{150 \text{ N}}{0.15 \text{ m}^2} = 1000 \text{ Pa}\).

💡 Çözüm Adımları:

Öncelikle verilen birimleri SI birim sistemine çevirelim:

Cismin kütlesi \(m_c = 1000 \text{ g} = 1 \text{ kg}\).

Cismin hacmi \(V_c = 1000 \text{ cm}^3 = 1000 \cdot 10^{-6} \text{ m}^3 = 10^{-3} \text{ m}^3\).

Sıvının yoğunluğu \(d_s = 0.8 \text{ g/cm}^3 = 0.8 \cdot \frac{10^{-3} \text{ kg}}{(10^{-2} \text{ m})^3} = 0.8 \cdot 10^3 \text{ kg/m}^3 = 800 \text{ kg/m}^3\).

Yerçekimi ivmesi \(g = 10 \text{ m/s}^2\).



Cismin ağırlığı \(G_c = m_c \cdot g = 1 \text{ kg} \cdot 10 \text{ m/s}^2 = 10 \text{ N}\).



Cisim sıvıya bırakıldığında battığına göre, cismin tamamı sıvının içindedir. Bu durumda batan hacim, cismin kendi hacmine eşittir (\(V_{batan} = V_c\)).

Kaldırma kuvveti formülü \(F_k = V_{batan} \cdot d_s \cdot g\) şeklindedir.

\(F_k = 10^{-3} \text{ m}^3 \cdot 800 \text{ kg/m}^3 \cdot 10 \text{ m/s}^2 = 8 \text{ N}\).



Cismin sıvı içindeki ağırlığı (görünür ağırlığı), cismin gerçek ağırlığı ile kaldırma kuvveti arasındaki farktır:

Görünür Ağırlık \(G_{gorunur} = G_c - F_k = 10 \text{ N} - 8 \text{ N} = 2 \text{ N}\).

💡 Çözüm Adımları:

Verilenler:

Kütle \(m = 2 \text{ kg}\)

Yükseklik \(h = 10 \text{ m}\)

Yerçekimi ivmesi \(g = 10 \text{ m/s}^2\)

Başlangıçta cisim serbest bırakıldığı için ilk hızı \(v_i = 0\) ve ilk kinetik enerjisi \(E_{ki} = 0\) olur.



Cismin başlangıçtaki potansiyel enerjisi:

\(E_{pi} = mgh = 2 \text{ kg} \cdot 10 \text{ m/s}^2 \cdot 10 \text{ m} = 200 \text{ J}\).



Başlangıçtaki toplam mekanik enerji:

\(E_{mekanik,i} = E_{ki} + E_{pi} = 0 + 200 \text{ J} = 200 \text{ J}\).



Sürtünmeler ihmal edildiği için mekanik enerji korunur. Bu durumda cisim yere çarpmadan hemen önceki (son) mekanik enerji de 200 J olacaktır.

Yere çarpmadan hemen önce cismin yüksekliği \(h_f = 0\) olur, dolayısıyla son potansiyel enerjisi \(E_{pf} = 0\) olur.



Son mekanik enerji:

\(E_{mekanik,f} = E_{kf} + E_{pf}\)

\(200 \text{ J} = E_{kf} + 0\)

\(E_{kf} = 200 \text{ J}\).

Cismin yere çarpmadan hemen önceki kinetik enerjisi 200 J'dir.



Cismin yere çarpmadan hemen önceki hızını bulmak için kinetik enerji formülünü kullanalım:

\(E_{kf} = \frac{1}{2}mv_f^2\)

\(200 \text{ J} = \frac{1}{2} \cdot 2 \text{ kg} \cdot v_f^2\)

\(200 = v_f^2\)

\(v_f = \sqrt{200} = 10\sqrt{2} \text{ m/s}\).

Cismin yere çarpmadan hemen önceki hızı yaklaşık \(14.14 \text{ m/s}\) veya \(10\sqrt{2} \text{ m/s}\)dir.