📄 9. Sınıf Fizik: Basınç Ve Kaldırma Kuvveti Çalışma Kağıdı

💡 Çözüm Adımları:

Katı basıncı \(P_1\): Cisim yatay zemine dik olarak konulduğunda, zemine uyguladığı kuvvet kendi ağırlığıdır (\(G\)). Temas yüzey alanı ise taban alanıdır (\(A\)). Bu durumda katı basıncı;
\(P_1 = \\frac{\\text{Kuvvet}}{\\text{Yüzey Alanı}} = \\frac{G}{A}\\) olarak ifade edilir.
Sıvı basıncındaki artış \(P_2\): Cisim tamamen batacak şekilde suya bırakıldığında, su seviyesi yükselir. Bu yükselme miktarı \(\Delta h\) kadar olsun. Kaptaki sıvı basıncı artışı, bu yükselen suyun derinliği, suyun yoğunluğu ve yerçekimi ivmesi ile doğru orantılıdır.
Cisim tamamen battığı için yerini değiştirdiği sıvının hacmi, cismin hacmine eşittir (\(V_{batan} = V\)). Eğer kabın taban alanı \(A_{kap}\) ise, sıvı seviyesindeki yükselme \(\Delta h = \\frac{V}{A_{kap}}\\) olur.
Bu durumda tabandaki sıvı basıncındaki artış;
\(P_2 = \\Delta h \\cdot d_{su} \\cdot g = \\frac{V}{A_{kap}} \\cdot d_{su} \\cdot g\) olarak ifade edilir.

💡 Çözüm Adımları:

Cisim sıvı içinde askıda kaldığında, cismin üzerine etki eden kaldırma kuvveti ile cismin ağırlığı birbirine eşittir. Yani, \(F_{kaldırma} = G_{cisim}\).
Askıda kalma durumu, cismin yoğunluğunun sıvının yoğunluğuna eşit olduğu anlamına gelir. Bu durumda \(d_{cisim} = d_{sıvı}\) (yani \(d_1 = d_2\)).
Kaldırma kuvveti, cismin batan hacmi ile sıvının yoğunluğunun çarpımı ve yerçekimi ivmesi ile bulunur: \(F_{kaldırma} = V_{batan} \\cdot d_{sıvı} \\cdot g\).
Cisim askıda kaldığı için, cismin tamamı batmıştır (\(V_{batan} = V_{cisim}\)).
Cismin ağırlığı ise \(G_{cisim} = V_{cisim} \\cdot d_{cisim} \\cdot g\).
\(F_{kaldırma} = G_{cisim}\) eşitliğini kullanarak \(V_{cisim} \\cdot d_{sıvı} \\cdot g = V_{cisim} \\cdot d_{cisim} \\cdot g\) yazabiliriz. Buradan da \(d_{sıvı} = d_{cisim}\) sonucuna ulaşılır.

💡 Çözüm Adımları:

Açık Hava Basıncı:
Açık hava basıncı, Dünya atmosferindeki gaz moleküllerinin ağırlığından dolayı yeryüzündeki cisimlere uyguladığı basınçtır.
* Örnek 1: Meyve suyu kutusundaki pipetle suyu içerken, kutu içindeki havayı emerek basıncı düşürürüz. Dışarıdaki açık hava basıncı, kutunun içindeki düşük basınca göre daha yüksek olduğu için meyve suyunu pipetten yukarı iter.
* Örnek 2: Vantuzların pürüzsüz yüzeylere yapışması. Vantuzu bir yüzeye bastırdığımızda içindeki havayı dışarı atarız. İçerideki basınç dışarıdaki açık hava basıncından daha düşük olduğu için, dışarıdaki açık hava basıncı vantuzu yüzeye sıkıca bastırır ve yapışmasını sağlar.

Pascal Prensibi:
Pascal Prensibi'ne göre, kapalı bir kapta bulunan durgun bir sıvıya uygulanan basınç, sıvının her noktasına ve kabın çeperlerine büyüklüğü değişmeden iletilir. Yani, sıvının herhangi bir noktasında oluşturulan basınç artışı, sıvının diğer tüm noktalarına ve kabın sınırlarına aynen iletilir.
* Uygulama Örneği: Hidrolik fren sistemleri. Araçlarda fren pedalına basıldığında, küçük bir piston aracılığıyla fren hidroliği sıvısına bir basınç uygulanır. Bu basınç, Pascal Prensibi'ne göre fren sisteminin her yerine aynen iletilir ve tekerleklerdeki büyük pistonları harekete geçirerek fren balatalarının diskleri sıkıştırmasını sağlar. Böylece küçük bir kuvvetle büyük bir frenleme kuvveti elde edilir.