🎓 9. Sınıf
📚 9. Sınıf Fizik
💡 9. Sınıf Fizik: Kaldırma kuvveti test soruları Çözümlü Örnekler
9. Sınıf Fizik: Kaldırma kuvveti test soruları Çözümlü Örnekler
Örnek 1:
Hacmi \( 100 \, \text{cm}^3 \) olan bir cisim, içinde \( 500 \, \text{cm}^3 \) su bulunan bir kapta yüzmektedir. Cismin batan hacminin \( 60 \, \text{cm}^3 \) olduğu biliniyor. Suyun yoğunluğu \( 1 \, \text{g/cm}^3 \) olduğuna göre, cismin yoğunluğu kaç \( \text{g/cm}^3 \) olur? 🧐
Çözüm:
Bu soruyu çözmek için kaldırma kuvveti prensibini kullanacağız. Yüzen cismin ağırlığı, batan kısmının uyguladığı kaldırma kuvvetine eşittir.
- 1. Adım: Kaldırma Kuvvetini Hesaplama
Kaldırma kuvveti \( F_k = V_{batan} \times d_{sıvı} \times g \) formülüyle bulunur. Burada \( V_{batan} \) cismin batan hacmi, \( d_{sıvı} \) sıvının yoğunluğudur.
\( F_k = 60 \, \text{cm}^3 \times 1 \, \text{g/cm}^3 \times g \)
\( F_k = 60g \) - 2. Adım: Cismin Ağırlığını Hesaplama
Yüzen cismin ağırlığı \( G_{cisim} = F_k \) olduğu için, cismin ağırlığı da \( 60g \) olur. - 3. Adım: Cismin Yoğunluğunu Hesaplama
Cismin ağırlığı \( G_{cisim} = V_{cisim} \times d_{cisim} \times g \) formülüyle de ifade edilebilir.
\( 60g = 100 \, \text{cm}^3 \times d_{cisim} \times g \) - 4. Adım: Sonucu Bulma
Her iki taraftaki \( g \) değerleri sadeleşir.
\( 60 = 100 \times d_{cisim} \)
\( d_{cisim} = \frac{60}{100} \, \text{g/cm}^3 \)
\( d_{cisim} = 0.6 \, \text{g/cm}^3 \) ✅
Örnek 2:
Birbirine karışmayan \( d_1 \) ve \( d_2 \) yoğunluklu sıvılar içinde bulunan K ve L cisimleri şekildeki gibi dengededir. K cisminin yarısı \( d_1 \) sıvısında, yarısı ise \( d_2 \) sıvısındadır. L cisminin tamamı ise \( d_2 \) sıvısındadır. \( d_1 = 2 \, \text{g/cm}^3 \) ve \( d_2 = 3 \, \text{g/cm}^3 \) olduğuna göre, cisimlerin yoğunlukları arasındaki ilişki nedir? ⚖️
Çözüm:
Bu soruyu çözmek için her bir cisim için ayrı ayrı denge koşullarını incelemeliyiz.
- 1. Adım: K Cismi İçin Denge Koşulu
K cisminin yarısı \( d_1 \) sıvısında, yarısı \( d_2 \) sıvısında olduğuna göre, cismin toplam hacminin yarısı her bir sıvıda batmıştır. Cismin yoğunluğu \( d_K \) olsun.
Cismin ağırlığı: \( G_K = V_K \times d_K \times g \)
Kaldırma kuvveti: \( F_{k,K} = (\frac{V_K}{2} \times d_1 \times g) + (\frac{V_K}{2} \times d_2 \times g) \)
Denge durumunda \( G_K = F_{k,K} \) olduğundan:
\( V_K \times d_K \times g = (\frac{V_K}{2} \times d_1 \times g) + (\frac{V_K}{2} \times d_2 \times g) \)
Her iki taraftaki \( V_K \) ve \( g \) sadeleşir:
\( d_K = \frac{d_1}{2} + \frac{d_2}{2} \)
\( d_K = \frac{2 \, \text{g/cm}^3}{2} + \frac{3 \, \text{g/cm}^3}{2} \)
\( d_K = 1 \, \text{g/cm}^3 + 1.5 \, \text{g/cm}^3 \)
\( d_K = 2.5 \, \text{g/cm}^3 \) - 2. Adım: L Cismi İçin Denge Koşulu
L cisminin tamamı \( d_2 \) sıvısında olduğuna göre, cismin yoğunluğu \( d_L \) olsun.
Cismin ağırlığı: \( G_L = V_L \times d_L \times g \)
Kaldırma kuvveti: \( F_{k,L} = V_L \times d_2 \times g \)
Denge durumunda \( G_L = F_{k,L} \) olduğundan:
\( V_L \times d_L \times g = V_L \times d_2 \times g \)
Her iki taraftaki \( V_L \) ve \( g \) sadeleşir:
\( d_L = d_2 \)
\( d_L = 3 \, \text{g/cm}^3 \) - 3. Adım: Yoğunlukları Karşılaştırma
Bulduğumuz yoğunlukları karşılaştıralım:
\( d_K = 2.5 \, \text{g/cm}^3 \)
\( d_L = 3 \, \text{g/cm}^3 \)
Bu durumda \( d_L > d_K \) ilişkisi geçerlidir. 📌
Örnek 3:
Derin bir havuzun dibindeki \( 50 \, \text{kg} \) kütleli bir taş, \( 2000 \, \text{N} \) ağırlığındaki bir halat yardımıyla yukarı çekilmek isteniyor. Suyun yoğunluğu \( 1000 \, \text{kg/m}^3 \) ve taşın hacmi \( 0.02 \, \text{m}^3 \) olduğuna göre, halatın gerilme kuvveti kaç Newton olur? ( \( g = 10 \, \text{m/s}^2 \) ) ⚓
Çözüm:
Bu soruda, taş suya daldığında üzerine etki eden kaldırma kuvvetini hesaplayıp, halatın gerilme kuvvetini bulacağız.
- 1. Adım: Taşın Ağırlığını Hesaplama
Taşın kütlesi \( m = 50 \, \text{kg} \) ve \( g = 10 \, \text{m/s}^2 \) olduğuna göre, taşın ağırlığı:
\( G_{taş} = m \times g \)
\( G_{taş} = 50 \, \text{kg} \times 10 \, \text{m/s}^2 \)
\( G_{taş} = 500 \, \text{N} \) - 2. Adım: Kaldırma Kuvvetini Hesaplama
Kaldırma kuvveti \( F_k = V_{taş} \times d_{su} \times g \) formülüyle bulunur.
\( F_k = 0.02 \, \text{m}^3 \times 1000 \, \text{kg/m}^3 \times 10 \, \text{m/s}^2 \)
\( F_k = 200 \, \text{N} \) - 3. Adım: Halatın Gerilme Kuvvetini Hesaplama
Halatın gerilme kuvveti (T), taşın ağırlığı ile kaldırma kuvvetinin farkına eşittir.
\( T = G_{taş} - F_k \)
\( T = 500 \, \text{N} - 200 \, \text{N} \)
\( T = 300 \, \text{N} \) ✅
Örnek 4:
Bir gemi, içinde su bulunan bir havuza bırakıldığında batmıyor. Bunun temel nedeni nedir? Gemi su üzerinde nasıl dengede kalır? 🚢
Çözüm:
Bu durum, geminin tasarımı ve suyun kaldırma kuvveti prensibi ile ilgilidir.
- 1. Adım: Geminin Tasarımı ve Hacmi
Gemiler, dışarıdan bakıldığında katı gibi görünse de, içlerinde büyük boşluklar bulunur. Bu boşluklar, geminin toplam hacmini artırır. Gemi, kendi ağırlığından daha büyük bir hacimdeki suyu yerinden oynatacak şekilde tasarlanmıştır. - 2. Adım: Kaldırma Kuvveti Prensibi
Arşimet Prensibi'ne göre, bir cisme etki eden kaldırma kuvveti, cismin sıvı içinde yer değiştirdiği sıvının ağırlığına eşittir. Gemi suya oturduğunda, kendi ağırlığına eşit bir kaldırma kuvveti oluşana kadar batar. - 3. Adım: Denge Durumu
Gemi, ağırlığına eşit bir kaldırma kuvveti oluştuğunda dengede kalır. Geminin batan kısmı, yerini değiştirdiği suyun ağırlığı kadar kaldırma kuvveti oluşturur. Bu kaldırma kuvveti, geminin kendi ağırlığını dengeler ve batmasını önler. Geminin yoğunluğu, ortalama olarak suyun yoğunluğundan daha azdır. 💡
Örnek 5:
Hacmi \( V \) olan bir cismin, yoğunluğu \( d_s \) olan bir sıvıdaki ağırlığı \( G_1 \), yoğunluğu \( 2d_s \) olan başka bir sıvıdaki ağırlığı ise \( G_2 \) olarak ölçülüyor. Cismin kendi yoğunluğu \( d_c \) olduğuna göre, \( G_1 \) ve \( G_2 \) arasındaki ilişkiyi \( d_c \) cinsinden ifade ediniz. ( \( g \) ihmal edilmemiştir.) 📏
Çözüm:
Bu soruyu çözmek için cismin her iki sıvıdaki ağırlıklarını ayrı ayrı ifade edip, kaldırma kuvvetlerini hesaba katacağız.
- 1. Adım: Birinci Sıvıdaki Ağırlık ( \( G_1 \) )
Cismin kendi ağırlığı \( G_c = V \times d_c \times g \) olur.
Birinci sıvıdaki kaldırma kuvveti \( F_{k1} = V \times d_s \times g \) (cismin tamamı sıvıya batmış kabul ediliyor).
Sıvıdaki ağırlık \( G_1 = G_c - F_{k1} \)
\( G_1 = (V \times d_c \times g) - (V \times d_s \times g) \)
\( G_1 = Vg(d_c - d_s) \) - 2. Adım: İkinci Sıvıdaki Ağırlık ( \( G_2 \) )
İkinci sıvıdaki kaldırma kuvveti \( F_{k2} = V \times (2d_s) \times g \) olur.
Sıvıdaki ağırlık \( G_2 = G_c - F_{k2} \)
\( G_2 = (V \times d_c \times g) - (V \times 2d_s \times g) \)
\( G_2 = Vg(d_c - 2d_s) \) - 3. Adım: \( G_1 \) ve \( G_2 \) Arasındaki İlişki
Şimdi \( G_1 \) ve \( G_2 \) ifadelerini kullanarak bir ilişki kurmaya çalışalım.
\( G_1 = Vg(d_c - d_s) \) denkleminden \( Vg = \frac{G_1}{d_c - d_s} \) elde ederiz.
Bu ifadeyi \( G_2 \) denkleminde yerine koyalım:
\( G_2 = \frac{G_1}{d_c - d_s} (d_c - 2d_s) \)
\( G_2 = G_1 \frac{d_c - 2d_s}{d_c - d_s} \) ✅
Örnek 6:
Bir kap içindeki \( 500 \, \text{cm}^3 \) suyun içine, \( 200 \, \text{cm}^3 \) hacmindeki bir demir bilye atılıyor. Demir bilyenin yoğunluğu \( 7.8 \, \text{g/cm}^3 \) olduğuna göre, bilyeye etki eden kaldırma kuvveti kaç \( \text{dyn} \) olur? ( \( g = 980 \, \text{cm/s}^2 \) ) 🧲
Çözüm:
Bu soruda, bilyenin suya tamamen battığı ve kaldırma kuvvetinin bilyenin hacmine ve suyun yoğunluğuna bağlı olduğu bilgisini kullanacağız.
- 1. Adım: Kaldırma Kuvvetini Hesaplama
Kaldırma kuvveti \( F_k = V_{batan} \times d_{sıvı} \times g \) formülüyle bulunur. Bilyenin hacmi \( V_{bilye} = 200 \, \text{cm}^3 \) ve suyun yoğunluğu \( d_{su} = 1 \, \text{g/cm}^3 \) (genellikle suyun yoğunluğu \( 1 \, \text{g/cm}^3 \) olarak kabul edilir).
\( F_k = 200 \, \text{cm}^3 \times 1 \, \text{g/cm}^3 \times 980 \, \text{cm/s}^2 \)
\( F_k = 196000 \, \text{dyn} \) ✅
Örnek 7:
Bir beherdeki suyun içine, tamamı suya batan bir taş atılıyor. Taşın havada ölçülen ağırlığı \( 4 \, \text{N} \), suda ölçülen ağırlığı ise \( 3 \, \text{N} \) olarak bulunuyor. Buna göre, taşa etki eden kaldırma kuvveti kaç \( \text{N} \) olur? 💧
Çözüm:
Bu soruda, cismin havada ve sıvıdaki ağırlık farkının, cisme etki eden kaldırma kuvvetine eşit olduğunu kullanacağız.
- 1. Adım: Kaldırma Kuvvetini Hesaplama
Kaldırma kuvveti, cismin havada ölçülen ağırlığı ile sıvı içinde ölçülen ağırlığı arasındaki farka eşittir.
\( F_k = G_{hava} - G_{su} \)
\( F_k = 4 \, \text{N} - 3 \, \text{N} \)
\( F_k = 1 \, \text{N} \) ✅
Örnek 8:
Bir öğrenci, içinde su bulunan bir kapta, farklı yoğunluklardaki üç özdeş hacimli ( \( V \) ) cismi ayrı ayrı suya bırakıyor. Cisimlerin suya göre yoğunlukları sırasıyla \( d_1, d_2, d_3 \) ve suyun yoğunluğu \( d_{su} \) 'dur. Birinci cisim yüzüyor, ikinci cisim askıda kalıyor ve üçüncü cisim dibe batıyor. Bu bilgilere göre, cisimlerin suya göre yoğunlukları arasındaki ilişkiyi nasıl ifade edebiliriz? 🧪
Çözüm:
Bu soruda, cisimlerin yüzme, askıda kalma ve batma durumlarına göre yoğunlukları arasındaki ilişkiyi inceleyeceğiz.
- 1. Adım: Yüzme Durumu (Birinci Cisim)
Bir cisim sıvı içinde yüzüyorsa, cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğundan küçüktür.
\( d_1 < d_{su} \) 💡 - 2. Adım: Askıda Kalma Durumu (İkinci Cisim)
Bir cisim sıvı içinde askıda kalıyorsa, cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğuna eşittir.
\( d_2 = d_{su} \) ✅ - 3. Adım: Batma Durumu (Üçüncü Cisim)
Bir cisim sıvı içinde dibe batıyorsa, cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğundan büyüktür.
\( d_3 > d_{su} \) 📌 - 4. Adım: Yoğunlukları Karşılaştırma
Bu üç durumu birleştirerek cisimlerin suya göre yoğunlukları arasındaki ilişkiyi yazabiliriz:
\( d_1 < d_{su} = d_2 < d_3 \) 👉
Örnek 9:
Bir balonu sıcak hava ile doldurduğumuzda yükselmesinin sebebi nedir? Bu durum kaldırma kuvveti ile nasıl ilişkilidir? 🎈
Çözüm:
Balonun yükselmesi, havanın kaldırma kuvveti prensibine dayanır.
- 1. Adım: Sıcak Havanın Genleşmesi
Balonun içindeki hava ısıtıldığında genleşir. Genleşen hava, aynı hacimde daha az kütleye sahip olur, yani yoğunluğu azalır. - 2. Adım: Kaldırma Kuvveti Oluşumu
Balonun etrafındaki soğuk hava, balonun içindeki sıcak havadan daha yoğun olduğu için, balonun üzerine bir kaldırma kuvveti uygular. Bu kaldırma kuvveti, balonun kendi ağırlığından daha büyük olduğunda balon yükselmeye başlar. - 3. Adım: Denge Durumu
Balon, kaldırma kuvveti kendi ağırlığına eşit olana kadar yükselir ve bu noktada havada dengede kalır. Eğer balonun içindeki hava soğursa, yoğunluğu artar ve kaldırma kuvveti azalır, bu da balonun alçalmasına neden olur. 💡
Daha Fazla Soru ve İçerik İçin QR Kodu Okutun
https://www.eokultv.com/atolye/9-sinif-fizik-kaldirma-kuvveti-test-sorulari/sorular