📄 9. Sınıf Fizik: Kaldırma kuvveti, bernoulli ilkesi, iç enerji, ısı ve sıcaklık Çalışma Kağıdı

💡 Çözüm Adımları:

Öncelikle cismin kütlesini ve ağırlığını hesaplayalım:

Cismin kütlesi: \(m = \rho_{\text{cisim}} \times V_{\text{cisim}} = 0.8 \text{ g/cm}^3 \times 100 \text{ cm}^3 = 80 \text{ g} = 0.08 \text{ kg}\).

Cismin ağırlığı: \(G = m \times g = 0.08 \text{ kg} \times 10 \text{ m/s}^2 = 0.8 \text{ N}\).



Sıvının yoğunluğu \(1.0 \text{ g/cm}^3\) (yani \(1000 \text{ kg/m}^3\)) ve cismin yoğunluğu \(0.8 \text{ g/cm}^3\) (yani \(800 \text{ kg/m}^3\)) olduğundan, cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğundan küçüktür. Bu durumda cisim sıvıda yüzer.



Yüzen cisimlerde kaldırma kuvveti, cismin ağırlığına eşittir. Bu nedenle cisme etki eden kaldırma kuvveti:

\(F_K = G = 0.8 \text{ N}\).



Cisim yüzer durumda olacağı için, hacminin bir kısmı sıvının dışında kalacaktır. Batan hacmi bulmak için kaldırma kuvveti formülünü kullanabiliriz:

\(F_K = V_{\text{batan}} \times \rho_{\text{sıvı}} \times g\)

\(0.8 \text{ N} = V_{\text{batan}} \times 1000 \text{ kg/m}^3 \times 10 \text{ m/s}^2\)

\(0.8 \text{ N} = V_{\text{batan}} \times 10000 \text{ N/m}^3\)

\(V_{\text{batan}} = 0.8 / 10000 \text{ m}^3 = 0.00008 \text{ m}^3\)

\(V_{\text{batan}} = 80 \text{ cm}^3\).



Sonuç olarak, cisim suda yüzer ve hacminin \(80 \text{ cm}^3\)'ü suya batar.

💡 Çözüm Adımları:

Verilen değerleri listeleyelim:

Kütle (\(m\)) = \(200 \text{ g}\)

İlk sıcaklık (\(T_{\text{ilk}}\)) = \(20 \text{ °C}\)

Son sıcaklık (\(T_{\text{son}}\)) = \(70 \text{ °C}\)

Öz ısı (\(c\)) = \(0.11 \text{ kal/g°C}\)



Sıcaklık değişimini (\(\Delta T\)) hesaplayalım:

\(\Delta T = T_{\text{son}} - T_{\text{ilk}} = 70 \text{ °C} - 20 \text{ °C} = 50 \text{ °C}\)



Gerekli ısı miktarını (\(Q\)) bulmak için \(Q = mc\Delta T\) formülünü kullanalım:

\(Q = 200 \text{ g} \times 0.11 \text{ kal/g°C} \times 50 \text{ °C}\)

\(Q = 200 \times 0.11 \times 50 \text{ kalori}\)

\(Q = 22 \times 50 \text{ kalori}\)

\(Q = 1100 \text{ kalori}\)



Demir parçasının sıcaklığını \(20 \text{ °C}\)'den \(70 \text{ °C}\)'ye çıkarmak için \(1100 \text{ kalori}\) ısı verilmesi gerekir.

💡 Çözüm Adımları:

Bernoulli ilkesi, bir akışkanın (sıvı veya gaz) hızının arttığı yerde basıncının azaldığını ifade eder. Bu ilke, birçok günlük hayattaki olayı açıklamaktadır. İşte iki örnek:



1. Uçak Kanatlarının Kaldırma Kuvveti Oluşturması: Uçak kanatları özel bir aerodinamik şekle sahiptir. Kanadın üst yüzeyi daha kavisli, alt yüzeyi ise daha düzdür. Uçak hareket ettiğinde, kanadın üstünden geçen hava daha uzun bir yol katetmek zorunda olduğu için daha hızlı akar. Kanadın altından geçen hava ise daha yavaş akar. Bernoulli ilkesine göre, kanadın üstünde hızlanan havanın basıncı düşerken, altında yavaşlayan havanın basıncı daha yüksek kalır. Bu basınç farkı, kanadın altına etki eden net bir yukarı yönlü kuvvet (kaldırma kuvveti) oluşturur ve uçağın havalanmasını sağlar.



2. Bahçe Hortumunun Ucunu Sıkmak: Bir bahçe hortumundan su akarken, hortumun ucunu parmağımızla sıktığımızda suyun daha uzağa fışkırdığını gözlemleriz. Parmağımızı kullanarak hortumun kesit alanını daralttığımızda, suyun akış hızı artar. Bernoulli ilkesine göre, akışkanın hızı arttığı için o bölgedeki basınç düşer ve su daha yüksek bir hızla fışkırarak daha uzağa ulaşır.