🪄 İçerik Hazırla
Ana Sayfa / 9. Sınıf / 9. Sınıf Fizik / Kaldırma kuvveti değişkenleri / Çözümlü Örnekler
🎓 9. Sınıf 📚 9. Sınıf Fizik

💡 9. Sınıf Fizik: Kaldırma kuvveti değişkenleri Çözümlü Örnekler

1
Çözümlü Örnek
Kolay Seviye
Bir cisim, içinde yoğunluğu 1000 kg/m³ olan suya tamamen batırıldığında 20 N'luk bir kaldırma kuvveti etki ediyor. Cisim bu kez, yoğunluğu 800 kg/m³ olan sıvıya aynı hacimde batırılırsa, etki eden kaldırma kuvveti kaç N olur? 💡
Çözüm ve Açıklama
  • Kaldırma kuvveti formülü Fk = dsıvı \( \times \) Vbatan \( \times \) g ile bulunur.
  • İlk durumda, cismin batan hacmi V ve sıvı yoğunluğu dsu = 1000 kg/m³ olsun. Kaldırma kuvveti Fk1 = 20 N'dur.
  • Yani, 20 = 1000 \( \times \) V \( \times \) g.
  • İkinci durumda, cismin batan hacmi aynı (V) ve sıvı yoğunluğu dsıvı = 800 kg/m³'tür.
  • Etki eden kaldırma kuvveti Fk2'yi bulalım: Fk2 = 800 \( \times \) V \( \times \) g.
  • İlk denklemden V \( \times \) g'yi çekip ikinci denklemde yerine koyabiliriz: V \( \times \) g = 20 / 1000 = 0.02 m³/N (Bu birim yanlış, sadece oranlama için kullanıyoruz).
  • Daha basit bir oranlama yapalım: Fk1 / Fk2 = (dsıvı1 \( \times \) V \( \times \) g) / (dsıvı2 \( \times \) V \( \times \) g)
  • 20 / Fk2 = 1000 / 800
  • Fk2 = (20 \( \times \) 800) / 1000 = 16000 / 1000 = 16 N olur.
Cevap: 16 N ✅
2
Çözümlü Örnek
Kolay Seviye
Hacminin yarısı suya batmış bir cisim üzerine etki eden kaldırma kuvveti 15 N'dur. Cisim tamamen suya batırılırsa, etki eden kaldırma kuvveti kaç N olur? 🌊
Çözüm ve Açıklama
  • Kaldırma kuvveti, batan hacimle doğru orantılıdır.
  • İlk durumda cismin batan hacmi Vbatan1 = Vcisim / 2'dir ve kaldırma kuvveti Fk1 = 15 N'dur.
  • Yani, Fk1 = dsu \( \times \) (Vcisim / 2) \( \times \) g = 15 N.
  • Cisim tamamen suya batırıldığında (Vbatan2 = Vcisim), etki eden kaldırma kuvveti Fk2'yi bulacağız.
  • Fk2 = dsu \( \times \) Vcisim \( \times \) g.
  • İlk denklemden dsu \( \times \) Vcisim \( \times \) g ifadesinin 30 N'a eşit olduğunu görebiliriz (çünkü 15 = (dsu \( \times \) Vcisim \( \times \) g) / 2).
  • Dolayısıyla, Fk2 = 30 N olur.
Cevap: 30 N 👉
3
Çözümlü Örnek
Orta Seviye
Şekildeki gibi bir miktar sıvı dolu kaba, özdeş K ve L cisimleri ayrı ayrı bırakılıyor. K cismi dibe batarken, L cismi yüzüyor. Bu durumla ilgili aşağıdakilerden hangisi kesinlikle doğrudur? (MEB Müfredatına Uygun) 🏊
Çözüm ve Açıklama
  • Bir cismin sıvı içinde yüzmesi, kaldırma kuvvetinin cismin ağırlığına eşit olması anlamına gelir: FkL = GL.
  • Bir cismin sıvı dibine batması ise, kaldırma kuvvetinin cismin ağırlığından küçük olması anlamına gelir: FkK < GK.
  • Özdeş cisimler denildiği için ağırlıkları eşittir: GK = GL.
  • Bu durumda, FkL = GL = GK olur.
  • Ayrıca, FkK < GK olduğundan, FkK < FkL olur.
  • Kaldırma kuvveti Fk = dsıvı \( \times \) Vbatan \( \times \) g olduğundan, kaldırma kuvvetinin büyüklüğü batan hacimle doğru orantılıdır.
  • Yani, FkK < FkL ise, VbatanK < VbatanL olmalıdır.
  • L cismi yüzdüğü için batan hacmi toplam hacminin bir kısmıdır. K cismi dibe battığı için ise batan hacmi toplam hacmine eşittir.
  • Kesinlikle doğru olan şudur: K cisminin batan hacmi, L cisminin batan hacminden büyüktür.
Cevap: K cisminin batan hacmi, L cisminin batan hacminden büyüktür. ✅
4
Çözümlü Örnek
Günlük Hayattan Örnek
Bir geminin denizde yüzmesi ile bir bardağın içinde yüzmesi arasında ne gibi bir kaldırma kuvveti farkı vardır? 🚢💧
Çözüm ve Açıklama
  • Her iki durumda da yüzme prensibi aynıdır: Kaldırma kuvveti = Ağırlık.
  • Geminin Yüzmesi: Gemiler, yapıları gereği büyük bir hacme sahiptir ve içleri boştur. Bu sayede, geminin toplam ağırlığına eşit bir kaldırma kuvveti oluşturacak kadar suyu yerinden oynatabilirler. Geminin batan hacmi, geminin genel hacmine göre daha azdır ancak geminin çok büyük olması, bu az batan hacimle bile yeterli kaldırma kuvvetini sağlar. Yoğunluğu suyun yoğunluğundan daha azdır (ortalamada).
  • Bardağın Yüzmesi (içi boşsa): Bir bardağın içini boşaltıp su dolu bir kaba bıraktığınızda, bardak da suyun üzerinde yüzer. Burada da bardağın içindeki hava, bardağın ortalama yoğunluğunu azaltır ve batan hacmiyle ağırlığı dengelenir.
  • Temel Fark: Temel fark, hem geminin hem de bardağın yüzmesini sağlayan prensip aynı olsa da, batan hacim ve yer değiştirilen sıvı miktarıdır. Gemi, çok daha büyük bir kütleyi taşıyabilmek için çok daha fazla suyu yerinden oynatır ve bu da daha büyük bir kaldırma kuvveti anlamına gelir. Bardağın kaldırma kuvveti ise kendi ağırlığını dengeleyecek kadardır.
  • Yani, aynı prensip işlese de, gemi çok daha büyük bir kaldırma kuvveti ile yüzmektedir.
Farklar: Kaldırma kuvvetinin büyüklüğü, batan hacmin büyüklüğü ve yer değiştirilen sıvı miktarıdır. 💡
5
Çözümlü Örnek
Yeni Nesil Soru
Özdeş ve türdeş X ve Y küreleri, şekildeki gibi bir sıvı içerisine bırakıldığında, X küresi yüzmekte, Y küresi ise sıvı dibinde dengededir. X küresine etki eden kaldırma kuvveti Fx, Y küresine etki eden kaldırma kuvveti ise Fy'dir. Buna göre Fx ve Fy arasındaki ilişki nedir? (Kürelerin hacimleri eşit ve V'dir) 🤔
Çözüm ve Açıklama
  • X küresi için: Küre yüzdüğü için, üzerine etki eden kaldırma kuvveti (Fx), kürenin ağırlığına (Gx) eşittir. Fx = Gx.
  • Y küresi için: Küre dibe battığı için, üzerine etki eden kaldırma kuvveti (Fy), kürenin ağırlığından (Gy) küçüktür. Fy < Gy.
  • Küreler özdeş ve türdeş olduğu için ağırlıkları eşittir: Gx = Gy.
  • Bu durumda, Fx = Gx = Gy olur.
  • Ve Fy < Gy olduğundan, Fy < Fx elde ederiz.
  • Yani, Fx > Fy ilişkisi geçerlidir.
Sonuç: Fx > Fy 📌
6
Çözümlü Örnek
Orta Seviye
Bir cismin sıvı içerisindeki denge durumu inceleniyor. Cismin ağırlığı 50 N ve cisme etki eden kaldırma kuvveti 30 N'dur. Bu cisim, aynı sıvı içerisinde daha büyük bir hacme sahip olacak şekilde bırakılırsa, bu yeni durumda cisme etki eden kaldırma kuvveti ne kadar olur? (Cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğundan küçük olduğu kabul edilecektir.) 📏
Çözüm ve Açıklama
  • Kaldırma kuvveti, cismin batan hacmi ile doğru orantılıdır.
  • İlk durumda, cismin ağırlığı G = 50 N ve kaldırma kuvveti Fk1 = 30 N'dur.
  • Bu durumda, cisim dengede değildir çünkü kaldırma kuvveti ağırlıktan küçüktür. Ancak soru "daha büyük bir hacme sahip olacak şekilde bırakılırsa" dediği için, bu ilk durum bir başlangıç noktasıdır ve cismin dibe batmadığı varsayılır.
  • Eğer cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğundan küçükse, cisim yüzme eğilimindedir.
  • Sorunun "daha büyük bir hacme sahip olacak şekilde bırakılırsa" ifadesi, cismin batan hacminin artırıldığı bir senaryoyu ima eder. Ancak, bir cismin sıvının içinde yüzebileceği maksimum kaldırma kuvveti, kendi ağırlığına eşittir.
  • Eğer cisim yüzüyorsa (kaldırma kuvveti ağırlığına eşitse), batan hacmi ne olursa olsun kaldırma kuvveti ağırlığı kadar olacaktır.
  • Bu durumda, cismin ağırlığı 50 N olduğuna göre, yüzebileceği maksimum kaldırma kuvveti 50 N'dur.
  • Ancak, soruda "daha büyük bir hacme sahip olacak şekilde bırakılırsa" denilerek, cismin dibe batmadığı ve yüzdüğü varsayımı altında, batan hacminin artırıldığı bir durum kastediliyor olabilir. Eğer cisim yüzüyorsa, kaldırma kuvveti her zaman ağırlığına eşittir.
  • Eğer cisim dibe batmış olsaydı ve kaldırma kuvveti 30 N olsaydı, ağırlığı 50 N olsaydı, bu cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğundan büyük olurdu ve yüzemezdi.
  • Sorunun ifadesi biraz yanıltıcı olabilir. Eğer cisim yüzüyorsa, kaldırma kuvveti her zaman ağırlığına eşit olur.
  • Bu nedenle, eğer cisim dibe batmıyorsa ve yüzüyorsa, etki eden kaldırma kuvveti cismin ağırlığı olan 50 N olacaktır.
Cevap: 50 N (Eğer cisim yüzüyorsa, kaldırma kuvveti ağırlığına eşittir.) 💡
7
Çözümlü Örnek
Günlük Hayattan Örnek
Bir buz parçası, suyun içinde yüzdüğünde, buzun hacminin sadece bir kısmı suyun altında kalır. Bu durum, buzun yoğunluğu ile suyun yoğunluğu arasındaki ilişkiyi nasıl açıklar? 🧊
Çözüm ve Açıklama
  • Buzun su üzerinde yüzmesi, Archimedes prensibinin doğrudan bir sonucudur.
  • Buzun batan hacminin yarattığı kaldırma kuvveti, buzun kendi ağırlığına eşittir.
  • Kaldırma kuvveti: Fk = dsu \( \times \) Vbatan \( \times \) g
  • Buzun ağırlığı: Gbuz = dbuz \( \times \) Vtoplam \( \times \) g
  • Yüzme durumunda: Fk = Gbuz
  • dsu \( \times \) Vbatan \( \times \) g = dbuz \( \times \) Vtoplam \( \times \) g
  • Buradan dsu \( \times \) Vbatan = dbuz \( \times \) Vtoplam elde ederiz.
  • Buzun yoğunluğu (dbuz), suyun yoğunluğundan (dsu) daha azdır. Bu nedenle, buzun toplam hacminin (Vtoplam) tamamı suya batırıldığında oluşan kaldırma kuvveti, buzun ağırlığından daha fazla olurdu.
  • Bu yüzden, buzun sadece bir kısmı suyun altında kalır (batan hacmi, toplam hacminin yaklaşık %90'ıdır) ve bu batan kısım, buzun ağırlığına eşit bir kaldırma kuvveti oluşturur.
Sonuç: Buzun yoğunluğu, suyun yoğunluğundan az olduğu için buz su üzerinde yüzer. Suyun altında kalan hacim, buzun ağırlığını dengeleyecek kadar suyun yerini değiştiren hacimdir. 💧
8
Çözümlü Örnek
Zor Seviye
Hacmi 0.05 m³ olan bir demir bloğu, öz kütlesi 1000 kg/m³ olan suya bırakılıyor. Demir bloğunun yoğunluğu 7800 kg/m³ olduğuna göre, bloğa etki eden kaldırma kuvveti kaç N olur? (g = 10 m/s²) ⚙️
Çözüm ve Açıklama
  • Öncelikle, demir bloğun suya bırakıldığında yüzüp yüzmeyeceğini kontrol edelim.
  • Demir bloğun yoğunluğu (ddemir = 7800 kg/m³), suyun yoğunluğundan (dsu = 1000 kg/m³) büyüktür.
  • Bu nedenle, demir blok suya bırakıldığında dibe batacaktır.
  • Cisim dibe battığında, batan hacmi cismin toplam hacmine eşittir.
  • Kaldırma kuvveti formülü: Fk = dsıvı \( \times \) Vbatan \( \times \) g
  • Burada:
    • dsıvı = Suyun yoğunluğu = 1000 kg/m³
    • Vbatan = Demir bloğun toplam hacmi = 0.05 m³ (Çünkü dibe batıyor)
    • g = Yerçekimi ivmesi = 10 m/s²
  • Kaldırma kuvvetini hesaplayalım:
  • Fk = 1000 kg/m³ \( \times \) 0.05 m³ \( \times \) 10 m/s²
  • Fk = 500 N
Cevap: Bloğa etki eden kaldırma kuvveti 500 N'dur. ✅
9
Çözümlü Örnek
Yeni Nesil Soru
Bir öğrenci, kaldırma kuvvetini etkileyen faktörleri anlamak için bir deney yapıyor. Öğrenci, özdeş kaplara farklı seviyelerde su dolduruyor ve bu kaplara aynı büyüklükteki bir taşı bırakıyor. Taşın her seferinde tamamen suya battığı gözlemleniyor. Buna göre, aşağıdaki ifadelerden hangisi veya hangileri doğrudur? (Kaplardaki su seviyeleri farklıdır.) 🧪
Çözüm ve Açıklama
  • Deneyde, taşın hacmi (Vbatan) ve yerçekimi ivmesi (g) sabittir çünkü taş özdeş ve her seferinde tamamen suya batırılıyor.
  • Kaldırma kuvveti formülü: Fk = dsıvı \( \times \) Vbatan \( \times \) g
  • Bu formülde, Vbatan ve g sabit olduğundan, kaldırma kuvveti sadece sıvının yoğunluğuna (dsıvı) bağlıdır.
  • Öğrenci farklı seviyelerde su kullanıyor. Eğer kullanılan sıvılar aynı ise (örneğin hepsi su), o zaman sıvının yoğunluğu sabittir.
  • Eğer kaplardaki su seviyeleri farklı olsa da, kullanılan sıvı aynı ise (örneğin hepsi saf su), o zaman dsıvı sabittir.
  • Bu durumda, Fk da sabit kalır.
  • İfadeler şunlar olabilir:
    • "Taşa etki eden kaldırma kuvveti değişmez." Bu ifade doğrudur, çünkü batan hacim ve sıvı yoğunluğu değişmemiştir.
    • "Taşın her durumda aynı ağırlıkta olması, kaldırma kuvvetini etkilemez." Bu ifade de doğrudur, çünkü kaldırma kuvveti sıvının yoğunluğuna ve batan hacme bağlıdır, cismin kendi ağırlığına değil (ancak yüzme durumunda dengeleyici rol oynar).
    • "Kaplardaki su seviyesinin farklı olması, kaldırma kuvvetini etkilemez." Bu ifade de doğrudur, çünkü kaldırma kuvveti, sıvının derinliğine değil, batan hacme ve sıvının yoğunluğuna bağlıdır.
Sonuç: Deneyde, taşın batan hacmi ve sıvının yoğunluğu sabit kaldığı için, taşa etki eden kaldırma kuvveti değişmez. 📌

İçerik Hazırlanıyor...

Lütfen sayfayı kapatmayın, bu işlem 30-40 saniye sürebilir.