📄 9. Sınıf Fizik: Sıvı Basıncı Katı Basıncı Kaldırma Kuvveti Açık Hava Basıncı Bernoulli İlkesi Toricelli Su Cenderesi Çalışma Kağıdı

💡 Çözüm Adımları:

Sıvı basıncı, sıvının derinliği, yoğunluğu ve yer çekimi ivmesi ile doğru orantılıdır. Formülü \(P = h \cdot \rho \cdot g\) şeklindedir.

K noktasındaki sıvı basıncı: \(P_K = h_1 \cdot \rho \cdot g\)
L noktasındaki sıvı basıncı: \(P_L = h_2 \cdot \rho \cdot g\)

Verilen bilgiye göre \(h_2 > h_1\) olduğundan, L noktasındaki derinlik K noktasındaki derinlikten daha fazladır. Sıvının yoğunluğu (\(\rho\)) ve yer çekimi ivmesi (g) her iki nokta için de aynıdır. Bu durumda, derinliği daha fazla olan L noktasındaki sıvı basıncı, K noktasındaki sıvı basıncından daha büyük olacaktır.

Sonuç olarak, \(P_L > P_K\) ilişkisi vardır.

💡 Çözüm Adımları:

Su cendereleri Pascal prensibine göre çalışır. Pascal prensibine göre, kapalı bir kaptaki sıvıya uygulanan basınç, sıvının her noktasına ve kabın her yüzeyine aynen iletilir. Bu durumda, küçük pistondaki basınç ile büyük pistondaki basınç birbirine eşit olmalıdır.

Basınç formülü \(P = F/A\) olduğundan:
\(P_1 = P_2\)
\(\frac{F_1}{A_1} = \frac{F_2}{A_2}\)

Verilen değerleri yerine koyalım:
\(F_1 = 50 \text{ N}\)
\(A_1 = 10 \text{ cm}^2\)
\(A_2 = 200 \text{ cm}^2\)
\(F_2 = ?\)

\(\frac{50 \text{ N}}{10 \text{ cm}^2} = \frac{F_2}{200 \text{ cm}^2}\)

Şimdi \(F_2\)'yi bulmak için denklemi çözelim:
\(5 \text{ N/cm}^2 = \frac{F_2}{200 \text{ cm}^2}\)
\(F_2 = 5 \text{ N/cm}^2 \times 200 \text{ cm}^2\)
\(F_2 = 1000 \text{ N}\)

Büyük pistonda dengelenen kuvvet \(1000 \text{ N}\) olur. Bu, küçük bir kuvvetle büyük bir kuvvetin nasıl dengelenebileceğini veya kaldırılabileceğini gösterir.

💡 Çözüm Adımları:

Bir cismin bir sıvı içerisindeki davranışı, cismin yoğunluğu (\(\rho_{cisim}\)) ile sıvının yoğunluğu (\(\rho_{sivi}\)) arasındaki ilişkiye bağlıdır. Yer çekimi ivmesi (g) ve batan hacim (\(V_{batan}\)) dikkate alındığında, kaldırma kuvveti \(F_k = V_{batan} \cdot \rho_{sivi} \cdot g\) ve cismin ağırlığı \(G = V_{cisim} \cdot \rho_{cisim} \cdot g\) formülleri ile ifade edilir.

1. <strong>Yüzme Durumu:</strong> Eğer cismin yoğunluğu, sıvının yoğunluğundan küçükse (\(\rho_{cisim} < \rho_{sivi}\)), cisim sıvıda yüzer. Bu durumda cismin ağırlığı kaldırma kuvvetinden küçüktür veya eşittir (denge durumunda). Cismin bir kısmı sıvı içinde, bir kısmı sıvı dışında kalır.
* <strong>Örnek:</strong> Su üzerinde yüzen bir tahta parçası. Tahtanın yoğunluğu suyun yoğunluğundan küçüktür.

2. <strong>Askıda Kalma Durumu:</strong> Eğer cismin yoğunluğu, sıvının yoğunluğuna eşitse (\(\rho_{cisim} = \rho_{sivi}\)), cisim sıvının herhangi bir yerinde askıda kalır. Bu durumda cismin ağırlığı kaldırma kuvvetine eşittir ve cisim tamamen sıvıya batmış durumdadır, ancak kabın dibine değmez.
* <strong>Örnek:</strong> Yoğunluğu suya eşit olan bir yumurta (tuzlu su eklenerek bu durum sağlanabilir) veya denizaltının su içinde belirli bir derinlikte hareketsiz kalması.

3. <strong>Batma Durumu:</strong> Eğer cismin yoğunluğu, sıvının yoğunluğundan büyükse (\(\rho_{cisim} > \rho_{sivi}\)), cisim sıvıda batar ve kabın tabanına çöker. Bu durumda cismin ağırlığı kaldırma kuvvetinden büyüktür.
* <strong>Örnek:</strong> Suya bırakılan bir metal para veya taş parçası. Metalin veya taşın yoğunluğu suyun yoğunluğundan büyüktür.