🎓 9. Sınıf
📚 9. Sınıf Fizik
💡 9. Sınıf Fizik: Katı Basıncı İle İlgili Çıkarımda Bulunma Çözümlü Örnekler
9. Sınıf Fizik: Katı Basıncı İle İlgili Çıkarımda Bulunma Çözümlü Örnekler
Örnek 1:
💡 Katı Basıncı Nedir?
Katı maddelerin temas ettikleri yüzeye uyguladıkları dik kuvvete basınç kuvveti, birim yüzeye düşen basınç kuvvetine ise basınç denir. Katı basıncı, cismin ağırlığı (basınç kuvveti) ile doğru orantılı, yüzey alanı ile ters orantılıdır.
Ağırlığı \( 60 \text{ N} \) olan bir kutu, taban alanı \( 0.2 \text{ m}^2 \) olan yüzeyi üzerine konulmuştur. Bu kutunun zemine uyguladığı basınç kaç Pascal'dır?
Katı maddelerin temas ettikleri yüzeye uyguladıkları dik kuvvete basınç kuvveti, birim yüzeye düşen basınç kuvvetine ise basınç denir. Katı basıncı, cismin ağırlığı (basınç kuvveti) ile doğru orantılı, yüzey alanı ile ters orantılıdır.
Ağırlığı \( 60 \text{ N} \) olan bir kutu, taban alanı \( 0.2 \text{ m}^2 \) olan yüzeyi üzerine konulmuştur. Bu kutunun zemine uyguladığı basınç kaç Pascal'dır?
Çözüm:
✅ Çözüm Adımları:
- 👉 Öncelikle, katı basıncının formülünü hatırlayalım: Basınç \( (P) = \frac{\text{Ağırlık (F)}}{\text{Yüzey Alanı (A)}} \)
- Verilen değerleri formülde yerine koyalım:
- Ağırlık \( (F) = 60 \text{ N} \)
- Yüzey Alanı \( (A) = 0.2 \text{ m}^2 \)
- Hesaplama yapalım:
- \( P = \frac{60 \text{ N}}{0.2 \text{ m}^2} \)
- \( P = 300 \text{ N/m}^2 \)
- Basınç birimi N/m² aynı zamanda Pascal \( (\text{Pa}) \) olarak adlandırılır.
Örnek 2:
📌 Özdeş tuğlalar kullanılarak oluşturulan K ve L cisimleri aşağıdaki gibi zemine yerleştirilmiştir.
K cismi 2 tuğladan oluşmakta ve yere temas eden yüzeyi bir tuğlanın geniş yüzeyidir.
L cismi 2 tuğladan oluşmakta ve yere temas eden yüzeyi bir tuğlanın dar yüzeyidir.
Buna göre, K ve L cisimlerinin zemine uyguladıkları basınçları karşılaştırınız. (Tuğlaların ağırlığı eşit, K ve L'nin toplam ağırlıkları da eşittir.)
K cismi 2 tuğladan oluşmakta ve yere temas eden yüzeyi bir tuğlanın geniş yüzeyidir.
L cismi 2 tuğladan oluşmakta ve yere temas eden yüzeyi bir tuğlanın dar yüzeyidir.
Buna göre, K ve L cisimlerinin zemine uyguladıkları basınçları karşılaştırınız. (Tuğlaların ağırlığı eşit, K ve L'nin toplam ağırlıkları da eşittir.)
Çözüm:
✅ Çözüm Adımları:
- 👉 Öncelikle, her bir özdeş tuğlanın ağırlığına \( G \) diyelim. Bir tuğlanın geniş yüzey alanına \( A_1 \), dar yüzey alanına \( A_2 \) diyelim. Açıkça \( A_1 > A_2 \) olduğunu biliyoruz.
- K cismi için basınç hesaplaması:
- K cismi 2 tuğladan oluştuğu için toplam ağırlığı \( 2G \) olur.
- Yere temas eden yüzey alanı bir tuğlanın geniş yüzeyi yani \( A_1 \)'dir.
- K cisminin uyguladığı basınç \( P_K = \frac{2G}{A_1} \) olur.
- L cismi için basınç hesaplaması:
- L cismi de 2 tuğladan oluştuğu için toplam ağırlığı \( 2G \) olur.
- Yere temas eden yüzey alanı bir tuğlanın dar yüzeyi yani \( A_2 \)'dir.
- L cisminin uyguladığı basınç \( P_L = \frac{2G}{A_2} \) olur.
- Basınçların karşılaştırılması:
- Her iki cismin de ağırlıkları \( (2G) \) eşittir.
- Ancak temas yüzey alanları farklıdır: \( A_1 > A_2 \).
- Basınç formülüne göre (ağırlık sabitken yüzey alanı küçüldükçe basınç artar), \( A_1 \) daha büyük olduğu için \( P_K \) daha küçük, \( A_2 \) daha küçük olduğu için \( P_L \) daha büyük olacaktır.
Örnek 3:
💡 Bir öğrenci, katı basıncının ağırlık ve yüzey alanına bağlılığını araştırmak için iki farklı deney düzeneği kuruyor.
Birinci düzenekte, ağırlığı \( G \) olan bir cismi taban alanı \( A \) olan yüzeyi üzerine koyuyor ve zemine uyguladığı basıncı ölçüyor.
İkinci düzenekte ise, ağırlığı \( 2G \) olan başka bir cismi yine taban alanı \( A \) olan yüzeyi üzerine koyuyor ve zemine uyguladığı basıncı ölçüyor.
Bu iki durumda ölçülen basınçlar hakkında ne söylenebilir?
Birinci düzenekte, ağırlığı \( G \) olan bir cismi taban alanı \( A \) olan yüzeyi üzerine koyuyor ve zemine uyguladığı basıncı ölçüyor.
İkinci düzenekte ise, ağırlığı \( 2G \) olan başka bir cismi yine taban alanı \( A \) olan yüzeyi üzerine koyuyor ve zemine uyguladığı basıncı ölçüyor.
Bu iki durumda ölçülen basınçlar hakkında ne söylenebilir?
Çözüm:
✅ Çözüm Adımları:
- 👉 Katı basıncının formülü \( P = \frac{\text{Ağırlık}}{\text{Yüzey Alanı}} \) idi.
- Birinci düzenek için basınç hesaplaması:
- Cismin ağırlığı \( G \).
- Yüzey alanı \( A \).
- Basınç \( P_1 = \frac{G}{A} \) olur.
- İkinci düzenek için basınç hesaplaması:
- Cismin ağırlığı \( 2G \).
- Yüzey alanı \( A \).
- Basınç \( P_2 = \frac{2G}{A} \) olur.
- Basınçların karşılaştırılması:
- Her iki durumda da temas yüzey alanı \( (A) \) sabittir.
- Ancak ikinci düzenekteki cismin ağırlığı, birinci düzenekteki cismin ağırlığının iki katıdır \( (2G \text{ vs } G) \).
- Basınç formülüne göre (yüzey alanı sabitken ağırlık arttıkça basınç artar), ikinci düzenekteki ağırlık iki katına çıktığı için basınç da iki katına çıkacaktır.
Örnek 4:
🎯 Bir inşaat mühendisi, yumuşak zemin üzerine bina inşa etmeden önce zemine uygulanacak basıncı minimumda tutmak istemektedir. Bunun için, binanın temel tasarımında hangi prensibi göz önünde bulundurmalıdır?
A) Binanın toplam ağırlığını artırmalıdır.
B) Binanın zemine temas eden yüzey alanını azaltmalıdır.
C) Binanın zemine temas eden yüzey alanını artırmalıdır.
D) Binanın şeklini değiştirmelidir.
E) Binanın yüksekliğini artırmalıdır.
A) Binanın toplam ağırlığını artırmalıdır.
B) Binanın zemine temas eden yüzey alanını azaltmalıdır.
C) Binanın zemine temas eden yüzey alanını artırmalıdır.
D) Binanın şeklini değiştirmelidir.
E) Binanın yüksekliğini artırmalıdır.
Çözüm:
✅ Çözüm Adımları:
- 👉 Soruda, yumuşak zemin üzerine inşa edilecek binanın zemine uyguladığı basıncın minimumda tutulması gerektiği belirtiliyor.
- Katı basıncının formülü \( P = \frac{\text{Ağırlık}}{\text{Yüzey Alanı}} \) şeklindedir.
- Basıncı minimuma indirmek için, ya ağırlığı azaltmalıyız ya da yüzey alanını artırmalıyız.
- Bir binanın ağırlığını belirli bir seviyenin altına düşürmek genellikle mümkün değildir.
- Bu durumda, en etkili yöntem zemine temas eden yüzey alanını artırmaktır. Yüzey alanı arttıkça, aynı ağırlık için basınç azalır.
- Seçeneklere bakalım:
- A) Ağırlığı artırmak, basıncı artırır. Yanlış.
- B) Yüzey alanını azaltmak, basıncı artırır. Yanlış.
- C) Yüzey alanını artırmak, basıncı azaltır. Bu doğru prensiptir.
- D) Binanın şeklini değiştirmek, yüzey alanını etkilemezse basıncı değiştirmez. Genel bir ifade.
- E) Yüksekliği artırmak ağırlığı artırabilir ve basıncı artırabilir. Yanlış.
Örnek 5:
🤔 Bir marangoz, elindeki tahta bloğu kesmek için bıçak kullanmaktadır. Marangoz, bıçağı tahta bloğa uyguladığı kuvveti değiştirmeden, bıçağın daha kolay kesim yapmasını sağlamak için ne yapmalıdır?
A) Bıçağın yüzey alanını artırmalıdır.
B) Bıçağı daha kalın bir hale getirmelidir.
C) Bıçağı keskinleştirmelidir.
D) Bıçağın sapını uzatmalıdır.
E) Bıçağı daha yavaş hareket ettirmelidir.
A) Bıçağın yüzey alanını artırmalıdır.
B) Bıçağı daha kalın bir hale getirmelidir.
C) Bıçağı keskinleştirmelidir.
D) Bıçağın sapını uzatmalıdır.
E) Bıçağı daha yavaş hareket ettirmelidir.
Çözüm:
✅ Çözüm Adımları:
- 👉 Soruda, marangozun uyguladığı kuvvetin (basınç kuvvetinin) değişmediği, ancak kesimin daha kolay olması istendiği belirtiliyor.
- Kolay kesim yapmak, uygulanan basıncın artırılması anlamına gelir.
- Katı basıncının formülü \( P = \frac{\text{Kuvvet}}{\text{Yüzey Alanı}} \) şeklindedir.
- Kuvvet sabitken basıncı artırmak için, temas yüzey alanını azaltmak gerekir.
- Seçeneklere bakalım:
- A) Bıçağın yüzey alanını artırmak, basıncı azaltır ve kesimi zorlaştırır. Yanlış.
- B) Bıçağı daha kalın bir hale getirmek, kesim yüzey alanını artırabilir veya değiştirmeyebilir, ancak keskinliği artırmaz. Yanlış.
- C) Bıçağı keskinleştirmek, bıçağın temas ettiği yüzey alanını (yani kesici kenarını) çok küçük hale getirir. Bu da aynı kuvvetle çok daha yüksek basınç uygulanmasını sağlar ve kesimi kolaylaştırır.
- D) Bıçağın sapını uzatmak, kuvvet kolunu değiştirebilir ancak doğrudan basıncı etkilemez. Yanlış.
- E) Bıçağı daha yavaş hareket ettirmek, kesim hızını etkiler ancak uygulanan basıncı doğrudan değiştirmez. Yanlış.
Örnek 6:
❄️ Kış aylarında kar yağdığında, bazı insanlar karda batmamak için geniş tabanlı kar ayakkabıları giyerler. Bu durum, katı basıncı prensipleriyle nasıl açıklanabilir?
Çözüm:
✅ Çözüm Adımları:
- 👉 Karda batmamak, kar üzerinde daha az basınç uygulamak anlamına gelir.
- Katı basıncının temel prensibi şudur: Basınç \( (P) = \frac{\text{Ağırlık (F)}}{\text{Yüzey Alanı (A)}} \).
- Kar ayakkabıları giyen kişinin ağırlığı değişmez. Yani, basınç kuvveti \( (F) \) sabittir.
- Ancak, geniş tabanlı kar ayakkabıları, kişinin yere (kara) temas eden yüzey alanını \( (A) \) önemli ölçüde artırır.
- Formüle göre, ağırlık sabitken yüzey alanı arttığında, zemine uygulanan basınç azalır.
- Azalan basınç sayesinde kişi, yumuşak kar yüzeyine batmadan daha rahat yürüyebilir. Çünkü birim alana düşen kuvvet azalmış olur.
Örnek 7:
📌 Bir çivinin ucu neden sivri yapılırken, baş kısmı daha geniş ve düzdür? Bu tasarımın katı basıncı ile ilişkisi nedir?
Çözüm:
✅ Çözüm Adımları:
- 👉 Bir çivinin iki farklı ucu vardır: sivri uç ve geniş baş kısmı. Bu iki farklı tasarımın amacı katı basıncı prensipleriyle açıklanır.
- Sivri uç kısmının amacı:
- Çiviyi duvara veya tahtaya çakarken, çekiçle çivinin baş kısmına kuvvet uygularız. Bu kuvvet, çivinin sivri ucundan yüzeye iletilir.
- Sivri uç, temas yüzey alanını \( (A) \) çok küçük hale getirir.
- Basınç \( (P) = \frac{\text{Kuvvet (F)}}{\text{Yüzey Alanı (A)}} \) formülüne göre, uygulanan kuvvet sabitken yüzey alanı azaldığında, sivri uçta oluşan basınç çok yüksek olur.
- Bu yüksek basınç sayesinde çivi, tahta veya duvara kolayca nüfuz edebilir.
- Geniş baş kısmının amacı:
- Çivinin baş kısmı, çekiç darbesini alacak şekilde geniş ve düz tasarlanmıştır.
- Geniş yüzey alanı, çekiçten gelen kuvvetin çiviye uyguladığı basıncı dağıtır ve çivinin baş kısmının çekiç darbesiyle kolayca eğilmesini veya zarar görmesini engeller. Ayrıca çekiçin çiviye rahatça temas etmesini sağlar.
Örnek 8:
💡 Büyük ve ağır iş makineleri (örneğin paletli ekskavatörler, tanklar) tekerlek yerine neden geniş paletler kullanır? Bu durumun katı basıncı ile bağlantısını açıklayınız.
Çözüm:
✅ Çözüm Adımları:
- 👉 Ağır iş makineleri, genellikle yumuşak veya engebeli arazilerde (çamur, kum, kar) çalışmak üzere tasarlanmıştır. Bu tür zeminlerde batmamaları ve hareket kabiliyetlerini korumaları hayati önem taşır.
- Katı basıncının formülü \( P = \frac{\text{Ağırlık (F)}}{\text{Yüzey Alanı (A)}} \) şeklindedir.
- Bu makinelerin ağırlıkları \( (F) \) çok fazladır. Eğer tekerlekli olsalardı, tekerleklerin zemine temas eden yüzey alanı nispeten küçük kalırdı.
- Küçük yüzey alanı ve yüksek ağırlık, zemine çok büyük bir basınç uygulanmasına neden olurdu. Bu da makinenin yumuşak zemine kolayca batmasına ve hareket edememesine yol açardı.
- Geniş paletlerin kullanımı:
- Paletler, makinenin ağırlığını çok daha geniş bir yüzey alanına \( (A) \) yayar.
- Ağırlık sabitken, temas yüzey alanı önemli ölçüde arttırıldığında, zemine uygulanan basınç \( (P) \) büyük ölçüde azalır.
- Azalan basınç sayesinde iş makinesi, yumuşak zeminlerde dahi batmadan rahatça hareket edebilir ve görevini yerine getirebilir.
Daha Fazla Soru ve İçerik İçin QR Kodu Okutun
https://www.eokultv.com/atolye/9-sinif-fizik-kati-basinci-ile-ilgili-cikarimda-bulunma/sorular