🎓 9. Sınıf
📚 9. Sınıf Fizik
💡 9. Sınıf Fizik: Kuvvet, Hareket, Basınç Ve Kaldırma Kuvveti Çözümlü Örnekler
9. Sınıf Fizik: Kuvvet, Hareket, Basınç Ve Kaldırma Kuvveti Çözümlü Örnekler
Örnek 1:
Bir cisim üzerine aynı doğrultuda etki eden iki kuvvetten bahsedersek:
👉 Birinci kuvvet \(F_1 = 15 \text{ N}\) büyüklüğünde doğu yönünde,
👉 İkinci kuvvet \(F_2 = 20 \text{ N}\) büyüklüğünde batı yönündedir.
Bu cisim üzerine etki eden bileşke kuvvetin büyüklüğü ve yönü nedir? 🤔
👉 Birinci kuvvet \(F_1 = 15 \text{ N}\) büyüklüğünde doğu yönünde,
👉 İkinci kuvvet \(F_2 = 20 \text{ N}\) büyüklüğünde batı yönündedir.
Bu cisim üzerine etki eden bileşke kuvvetin büyüklüğü ve yönü nedir? 🤔
Çözüm:
Bileşke kuvveti bulmak için kuvvetlerin yönlerini dikkate almalıyız.
- Doğu yönünü (+) ve Batı yönünü (-) olarak kabul edelim.
- \(F_1 = +15 \text{ N}\) (Doğu yönünde)
- \(F_2 = -20 \text{ N}\) (Batı yönünde)
- Bileşke kuvvet (\(R\)) bu iki kuvvetin vektörel toplamıdır.
- \[ R = F_1 + F_2 \]
- \[ R = 15 \text{ N} + (-20 \text{ N}) \]
- \[ R = 15 \text{ N} - 20 \text{ N} \]
- \[ R = -5 \text{ N} \]
- Sonuç negatif çıktığı için bileşke kuvvetin yönü Batı'dır.
Örnek 2:
Yatay ve pürüzlü bir zemin üzerinde duran \(2 \text{ kg}\) kütleli bir tahta kutuya, yatay doğrultuda \(10 \text{ N}\) büyüklüğünde bir kuvvet uygulanıyor.
Kutu ile zemin arasındaki statik sürtünme kuvvetinin maksimum değeri \(8 \text{ N}\) ve kinetik sürtünme kuvvetinin değeri \(6 \text{ N}\) olduğuna göre, kutu hareket eder mi? Eğer hareket ederse, kutuya etki eden net kuvvet ne olur? 📦
Kutu ile zemin arasındaki statik sürtünme kuvvetinin maksimum değeri \(8 \text{ N}\) ve kinetik sürtünme kuvvetinin değeri \(6 \text{ N}\) olduğuna göre, kutu hareket eder mi? Eğer hareket ederse, kutuya etki eden net kuvvet ne olur? 📦
Çözüm:
Bu soruda kutunun hareket edip etmeyeceğini ve hareket ederse net kuvveti bulmalıyız.
- Uygulanan kuvvet (\(F_{uygulanan}\)) \(10 \text{ N}\)'dir.
- Maksimum statik sürtünme kuvveti (\(F_{sürtünme, statik}\)) \(8 \text{ N}\)'dir.
- Kinetik sürtünme kuvveti (\(F_{sürtünme, kinetik}\)) \(6 \text{ N}\)'dir.
- Kutunun hareket etmesi için uygulanan kuvvetin, maksimum statik sürtünme kuvvetinden daha büyük olması gerekir.
- Burada \(F_{uygulanan} = 10 \text{ N}\) ve \(F_{sürtünme, statik} = 8 \text{ N}\) olduğu için, \(10 \text{ N} > 8 \text{ N}\)'dir.
- Bu durumda kutu hareket eder. 🎉
- Kutu hareket etmeye başladığında, ona etki eden sürtünme kuvveti kinetik sürtünme kuvveti olur.
- Net kuvvet (\(F_{net}\)) uygulanan kuvvet ile kinetik sürtünme kuvvetinin farkıdır.
- \[ F_{net} = F_{uygulanan} - F_{sürtünme, kinetik} \]
- \[ F_{net} = 10 \text{ N} - 6 \text{ N} \]
- \[ F_{net} = 4 \text{ N} \]
Örnek 3:
Düz bir yolda hareket eden bir bisikletli, önce 200 metre doğu yönünde ilerliyor, ardından aynı yol üzerinde 50 metre batı yönünde geri dönüyor. Bu hareketin tamamı 50 saniye sürüyor. 🚴♀️
Buna göre bisikletlinin aldığı yol, yer değiştirmesi, ortalama sürati ve ortalama hızı nedir?
Buna göre bisikletlinin aldığı yol, yer değiştirmesi, ortalama sürati ve ortalama hızı nedir?
Çözüm:
Bu soruda temel hareket kavramlarını hesaplayacağız.
- Alınan Yol: Bisikletlinin katettiği toplam mesafedir. Yön önemli değildir.
- Alınan Yol \( = 200 \text{ m} + 50 \text{ m} = 250 \text{ m}\)
- Yer Değiştirme: Başlangıç noktası ile bitiş noktası arasındaki en kısa mesafedir ve yönü vardır.
- Doğu yönünü (+) alırsak: Yer Değiştirme \( = +200 \text{ m} + (-50 \text{ m}) = +150 \text{ m}\)
- Yani, yer değiştirme \(150 \text{ m}\) doğu yönündedir.
- Ortalama Sürat: Toplam alınan yolun, toplam zamana oranıdır.
- \[ \text{Ortalama Sürat} = \frac{\text{Toplam Alınan Yol}}{\text{Toplam Zaman}} \]
- \[ \text{Ortalama Sürat} = \frac{250 \text{ m}}{50 \text{ s}} = 5 \text{ m/s} \]
- Ortalama Hız: Toplam yer değiştirmenin, toplam zamana oranıdır. Yönü vardır.
- \[ \text{Ortalama Hız} = \frac{\text{Toplam Yer Değiştirme}}{\text{Toplam Zaman}} \]
- \[ \text{Ortalama Hız} = \frac{150 \text{ m}}{50 \text{ s}} = 3 \text{ m/s} \]
Örnek 4:
Bir aracın hız-zaman grafiği aşağıda verilmiştir. Araç \(t=0\) anında duruştan harekete başlamıştır.
Grafiğe göre araç, ilk \(4 \text{ s}\) içinde ne kadar yer değiştirmiştir ve kaç metre yol almıştır? 🚗💨
(Not: Hız-zaman grafiğinin altında kalan alan, yer değiştirmeyi verir. Mutlak değeri ise alınan yolu verir.)
Zaman (s) ekseni: \(0, 1, 2, 3, 4, 5\)
Hız (m/s) ekseni: \(0, 5, 10, 15, 20\)
Grafik:
\(t=0 \text{ s}\) de hız \(0 \text{ m/s}\).
\(t=2 \text{ s}\) de hız \(10 \text{ m/s}\).
\(t=4 \text{ s}\) de hız \(10 \text{ m/s}\).
\(t=5 \text{ s}\) de hız \(0 \text{ m/s}\).
Grafik, \(t=0\) dan \(t=2 \text{ s}\)'ye kadar hızın düzgün olarak \(0 \text{ m/s}\)'den \(10 \text{ m/s}\)'ye çıktığını, \(t=2 \text{ s}\)'den \(t=4 \text{ s}\)'ye kadar hızın \(10 \text{ m/s}\) sabit kaldığını, \(t=4 \text{ s}\)'den \(t=5 \text{ s}\)'ye kadar ise hızın düzgün olarak \(10 \text{ m/s}\)'den \(0 \text{ m/s}\)'ye düştüğünü göstermektedir.
Grafiğe göre araç, ilk \(4 \text{ s}\) içinde ne kadar yer değiştirmiştir ve kaç metre yol almıştır? 🚗💨
(Not: Hız-zaman grafiğinin altında kalan alan, yer değiştirmeyi verir. Mutlak değeri ise alınan yolu verir.)
Zaman (s) ekseni: \(0, 1, 2, 3, 4, 5\)
Hız (m/s) ekseni: \(0, 5, 10, 15, 20\)
Grafik:
\(t=0 \text{ s}\) de hız \(0 \text{ m/s}\).
\(t=2 \text{ s}\) de hız \(10 \text{ m/s}\).
\(t=4 \text{ s}\) de hız \(10 \text{ m/s}\).
\(t=5 \text{ s}\) de hız \(0 \text{ m/s}\).
Grafik, \(t=0\) dan \(t=2 \text{ s}\)'ye kadar hızın düzgün olarak \(0 \text{ m/s}\)'den \(10 \text{ m/s}\)'ye çıktığını, \(t=2 \text{ s}\)'den \(t=4 \text{ s}\)'ye kadar hızın \(10 \text{ m/s}\) sabit kaldığını, \(t=4 \text{ s}\)'den \(t=5 \text{ s}\)'ye kadar ise hızın düzgün olarak \(10 \text{ m/s}\)'den \(0 \text{ m/s}\)'ye düştüğünü göstermektedir.
Çözüm:
Hız-zaman grafiğinin altında kalan alan, yer değiştirmeyi verir. Alınan yol ise yer değiştirmenin mutlak değerlerinin toplamıdır.
- \(0-2 \text{ s}\) Aralığı (Üçgen Alanı):
- Bu aralıkta hız düzgün olarak artmıştır. Alan bir üçgendir.
- Alan \( = \frac{1}{2} \times \text{taban} \times \text{yükseklik} = \frac{1}{2} \times (2 \text{ s}) \times (10 \text{ m/s}) = 10 \text{ m}\)
- \(2-4 \text{ s}\) Aralığı (Dikdörtgen Alanı):
- Bu aralıkta hız sabittir (\(10 \text{ m/s}\)). Alan bir dikdörtgendir.
- Alan \( = \text{genişlik} \times \text{yükseklik} = (4 \text{ s} - 2 \text{ s}) \times (10 \text{ m/s}) = 2 \text{ s} \times 10 \text{ m/s} = 20 \text{ m}\)
- Toplam Yer Değiştirme (İlk \(4 \text{ s}\)):
- \[ \text{Toplam Yer Değiştirme} = 10 \text{ m} + 20 \text{ m} = 30 \text{ m} \]
- Araç hep pozitif yönde hareket ettiği için (hız hep pozitif), alınan yol ile yer değiştirmenin büyüklüğü aynıdır.
- Toplam Alınan Yol (İlk \(4 \text{ s}\)):
- \[ \text{Toplam Alınan Yol} = 10 \text{ m} + 20 \text{ m} = 30 \text{ m} \]
Örnek 5:
Bir öğrenci, ders kitabını masanın üzerine koyduğunda masaya uyguladığı basıncı merak ediyor.
Kitabın kütlesi \(1.5 \text{ kg}\) ve masayla temas eden yüzey alanı \(0.05 \text{ m}^2\) ise, kitabın masaya uyguladığı basınç kaç Pascal (Pa) olur? (Yer çekimi ivmesini \(g = 10 \text{ m/s}^2\) olarak alınız.) 📚
Kitabın kütlesi \(1.5 \text{ kg}\) ve masayla temas eden yüzey alanı \(0.05 \text{ m}^2\) ise, kitabın masaya uyguladığı basınç kaç Pascal (Pa) olur? (Yer çekimi ivmesini \(g = 10 \text{ m/s}^2\) olarak alınız.) 📚
Çözüm:
Katı cisimlerin zemine uyguladığı basınç, cismin ağırlığının temas yüzey alanına oranıdır.
- Öncelikle kitabın ağırlığını (\(F\)) bulmalıyız:
- \[ F = \text{kütle} \times g \]
- \[ F = 1.5 \text{ kg} \times 10 \text{ m/s}^2 = 15 \text{ N} \]
- Şimdi basınç (\(P\)) formülünü kullanalım:
- \[ P = \frac{F}{\text{Alan}} \]
- \[ P = \frac{15 \text{ N}}{0.05 \text{ m}^2} \]
- \[ P = \frac{15}{5/100} = \frac{15 \times 100}{5} = 3 \times 100 = 300 \text{ Pa} \]
Örnek 6:
İçerisinde su bulunan bir kabın tabanındaki K noktasında sıvı basıncı \(P_K\)'dır.
Eğer suyun yoğunluğu \(1000 \text{ kg/m}^3\) ve K noktasının su yüzeyinden derinliği \(0.4 \text{ m}\) ise, K noktasındaki sıvı basıncı kaç Pascal (Pa) olur? (Yer çekimi ivmesini \(g = 10 \text{ m/s}^2\) olarak alınız.) 💧
Eğer suyun yoğunluğu \(1000 \text{ kg/m}^3\) ve K noktasının su yüzeyinden derinliği \(0.4 \text{ m}\) ise, K noktasındaki sıvı basıncı kaç Pascal (Pa) olur? (Yer çekimi ivmesini \(g = 10 \text{ m/s}^2\) olarak alınız.) 💧
Çözüm:
Sıvı basıncı, sıvının derinliği, yoğunluğu ve yer çekimi ivmesi ile doğru orantılıdır.
- Sıvı basıncı (\(P\)) formülü şöyledir:
- \[ P = h \times d \times g \]
- Burada:
- \(h\) (derinlik) \( = 0.4 \text{ m}\)
- \(d\) (sıvının yoğunluğu) \( = 1000 \text{ kg/m}^3\)
- \(g\) (yer çekimi ivmesi) \( = 10 \text{ m/s}^2\)
- Değerleri formülde yerine koyalım:
- \[ P_K = 0.4 \text{ m} \times 1000 \text{ kg/m}^3 \times 10 \text{ m/s}^2 \]
- \[ P_K = 4 \times 1000 \text{ Pa} \]
- \[ P_K = 4000 \text{ Pa} \]
Örnek 7:
Hidrolik fren sistemleri, arabalarda ve bisikletlerde güvenli bir şekilde durmayı sağlayan önemli bir teknolojidir. Bu sistemlerin çalışma prensibini Pascal Prensibi ile açıklayınız. 🚗🛑
Çözüm:
Hidrolik fren sistemleri, Pascal Prensibi'nin günlük hayattaki en güzel uygulamalarından biridir.
- 💡 Pascal Prensibi: Kapalı bir kapta bulunan sıkıştırılamaz bir sıvıya dışarıdan uygulanan basınç, sıvının her noktasına ve kabın iç yüzeylerine aynen ve eşit büyüklükte iletilir.
- Hidrolik Fren Sisteminde Uygulanışı:
- 1️⃣ Pedal Basıncı: Sürücü fren pedalına bastığında, pedal bir pistonu iter. Bu piston, fren hidroliği adı verilen özel bir sıvının (genellikle yağ bazlı) bulunduğu ana silindirdeki sıvıyı sıkıştırır.
- 2️⃣ Basıncın İletilmesi: Pascal Prensibi'ne göre, bu küçük piston tarafından oluşturulan basınç, fren hidroliği aracılığıyla tüm fren sistemine, yani tekerleklerdeki fren balatalarına kadar aynen iletilir.
- 3️⃣ Kuvvetin Yükseltilmesi: Tekerleklerdeki fren balatalarına bağlı olan pistonlar (fren kaliperleri), ana silindirdeki pistondan daha geniş bir yüzey alanına sahiptir. Basınç her yere eşit iletildiği için (\(P = F/A\)), daha büyük yüzey alanına sahip tekerlek pistonları, daha büyük bir kuvvetle fren balatalarını tekerlek disklerine veya kampanalara bastırır.
- 4️⃣ Frenleme: Bu büyük kuvvet, tekerleklerin dönmesini yavaşlatarak veya durdurarak aracı yavaşlatır.
Örnek 8:
Bir cisim, yoğunluğu \(1.2 \text{ g/cm}^3\) olan bir sıvıya bırakıldığında, hacminin \(3/4\)'ü sıvının içine batarak dengede kalıyor.
Buna göre, cismin kendi yoğunluğu kaç \(\text{g/cm}^3\)'tür? (Cisim sıvıda yüzmektedir.) 🚣♀️
Buna göre, cismin kendi yoğunluğu kaç \(\text{g/cm}^3\)'tür? (Cisim sıvıda yüzmektedir.) 🚣♀️
Çözüm:
Cisim sıvıda yüzdüğü veya askıda kaldığı zaman, kaldırma kuvveti cismin ağırlığına eşittir.
- Yüzen cisimler için \(F_{kaldırma} = G_{cisim}\) eşitliği geçerlidir.
- Kaldırma kuvveti formülü: \(F_{kaldırma} = V_{batan} \times d_{sıvı} \times g\)
- Cismin ağırlığı formülü: \(G_{cisim} = V_{cisim} \times d_{cisim} \times g\)
- Bu iki formülü eşitlediğimizde \(g\) sadeleşir:
- \[ V_{batan} \times d_{sıvı} = V_{cisim} \times d_{cisim} \]
- Soruda hacminin \(3/4\)'ü battığı belirtilmiş. Yani \(V_{batan} = \frac{3}{4} V_{cisim}\).
- Sıvının yoğunluğu \(d_{sıvı} = 1.2 \text{ g/cm}^3\).
- Formülde yerine koyalım:
- \[ \left(\frac{3}{4} V_{cisim}\right) \times 1.2 \text{ g/cm}^3 = V_{cisim} \times d_{cisim} \]
- \(V_{cisim}\) her iki taraftan sadeleşir:
- \[ \frac{3}{4} \times 1.2 \text{ g/cm}^3 = d_{cisim} \]
- \[ d_{cisim} = 3 \times 0.3 \text{ g/cm}^3 \]
- \[ d_{cisim} = 0.9 \text{ g/cm}^3 \]
Daha Fazla Soru ve İçerik İçin QR Kodu Okutun
https://www.eokultv.com/atolye/9-sinif-fizik-kuvvet-hareket-basinc-ve-kaldirma-kuvveti/sorular