📄 9. Sınıf Fizik: Pascal prensibi soruları Çalışma Kağıdı

💡 Çözüm Adımları:

Pascal Prensibi'ne göre, kapalı bir kapta bulunan sıkıştırılamaz bir sıvıya dışarıdan uygulanan basınç, sıvının temas ettiği her noktaya ve kabın çeperlerine aynen ve eşit büyüklükte iletilir. Hidrolik sistemler, bu prensipten faydalanarak çalışır. Bir hidrolik sistemde farklı alanlara sahip iki piston bulunur. Küçük alana sahip pistona \(F_1\) kuvveti uygulandığında, sıvıda \(P_1 = F_1/A_1\) basıncı oluşur. Pascal Prensibi gereği bu basınç, büyük alana sahip pistona da \(P_2 = P_1\) olarak iletilir. Dolayısıyla, \(F_1/A_1 = F_2/A_2\) eşitliği geçerli olur. Eğer \(A_2 > A_1\) ise, \(F_2 > F_1\) olur. Bu durum, küçük bir kuvvetle (\(F_1\)) daha büyük bir kuvvet (\(F_2\)) elde edilmesini sağlar ki buna kuvvet kazancı denir. Kuvvet kazancı oranı \(A_2/A_1\) ile ifade edilir.

💡 Çözüm Adımları:

Verilenler:

Küçük piston alanı (\(A_1\)) = 5 \(cm^2\)

Büyük piston alanı (\(A_2\)) = 250 \(cm^2\)

Küçük pistona uygulanan kuvvet (\(F_1\)) = 20 N



1. Büyük pistonda oluşan kuvveti bulalım:

Pascal Prensibi'ne göre \(P_1 = P_2\), yani \(F_1/A_1 = F_2/A_2\).

Değerleri yerine yazarsak:

\(20 \text{ N} / 5 \text{ cm}^2 = F_2 / 250 \text{ cm}^2\)

\(4 \text{ N/cm}^2 = F_2 / 250 \text{ cm}^2\)

\(F_2 = 4 \text{ N/cm}^2 \times 250 \text{ cm}^2\)

\(F_2 = 1000 \text{ N}\)

Büyük pistonda oluşan kuvvet 1000 N'dir.



2. Kuvvet kazancını hesaplayalım:

Kuvvet kazancı = \(A_2/A_1\) veya \(F_2/F_1\)

Kuvvet kazancı = \(250 \text{ cm}^2 / 5 \text{ cm}^2 = 50\)

veya

Kuvvet kazancı = \(1000 \text{ N} / 20 \text{ N} = 50\)

Bu sistemin sağladığı kuvvet kazancı 50'dir.

💡 Çözüm Adımları:

Bir aracın hidrolik fren sistemi, Pascal Prensibi'nin en yaygın ve etkili uygulamalarından biridir. Sürücü fren pedalına bastığında, pedal bir ana silindirdeki küçük bir pistona kuvvet uygular. Bu küçük piston, fren hidroliği adı verilen sıkıştırılamaz bir sıvıyı sıkıştırır ve sıvıda bir basınç oluşturur. Pascal Prensibi'ne göre, bu basınç, fren hidroliği boruları aracılığıyla tekerleklerdeki daha büyük pistonlara (fren kaliperleri veya kampanaları) aynen ve eşit büyüklükte iletilir. Tekerleklerdeki pistonların alanı, ana silindirdeki pistonun alanından daha büyük olduğu için, bu pistonlara etki eden kuvvet de Pascal Prensibi sayesinde katlanarak artar (\(F_2 = P \times A_2\)). Bu büyük kuvvet, fren balatalarını tekerlek disklerine veya kampanalarına bastırarak sürtünme oluşturur ve aracın yavaşlamasını veya durmasını sağlar. Böylece, sürücünün fren pedalına uyguladığı nispeten küçük bir kuvvet, tekerleklerde çok daha büyük bir frenleme kuvvetine dönüştürülür.