Sorunun Çözümü
Verilen soruyu adım adım inceleyelim:
- Kabın ilk durumu: Kap, geniş tabanı üzerinde durmaktadır. Sıvı, geniş taban kısmını doldurmaktadır.
- Kabın ters çevrilmiş durumu: Kap, dar üst kısmı üzerinde durmaktadır. Sıvı, dar kısımda yükselecektir.
Şimdi ifadeleri tek tek değerlendirelim:
I. Tabana etki eden sıvı basınç kuvveti değişmez.
- Sıvı basınç kuvveti, kabın tabanına etki eden toplam kuvvettir. Düzgün kesitli (dikey kenarlı) kaplarda, tabana etki eden sıvı basınç kuvveti, sıvının ağırlığına eşittir. Yani \(F = G_{sıvı} = m_{sıvı} \cdot g = \rho \cdot V_{sıvı} \cdot g\).
- Kap ters çevrildiğinde, içindeki sıvının hacmi (\(V_{sıvı}\)) değişmez. Dolayısıyla sıvının kütlesi ve ağırlığı da değişmez.
- Bu nedenle, tabana etki eden sıvı basınç kuvveti değişmez.
- Bu ifade doğrudur.
II. Tabana etki eden sıvı basıncı artar.
- Sıvı basıncı \(P = \rho \cdot g \cdot h\) formülü ile hesaplanır, burada \(h\) sıvının yüksekliğidir.
- Kabın ilk durumunda sıvı geniş tabanda iken, ters çevrildiğinde aynı hacimdeki sıvı dar tabana geçecektir.
- Sıvının hacmi sabit olduğundan (\(V_{sıvı} = A_{taban} \cdot h\)), taban alanı küçüldüğünde (\(A_{dar} < A_{geniş}\)), sıvının yüksekliği (\(h\)) artmak zorundadır.
- Sıvı yüksekliği arttığı için, tabana etki eden sıvı basıncı artar.
- Bu ifade doğrudur.
III. Kabın yatay düzleme uyguladığı basınç artar.
- Kabın yatay düzleme uyguladığı basınç \(P_{kap} = F_{toplam} / A_{temas}\) formülü ile bulunur, burada \(F_{toplam}\) kabın ve içindeki sıvının toplam ağırlığı, \(A_{temas}\) ise kabın yerle temas eden yüzey alanıdır.
- Kap ters çevrildiğinde, kabın ve içindeki sıvının toplam ağırlığı (\(F_{toplam}\)) değişmez.
- Ancak, ilk durumda kap geniş tabanı üzerinde dururken, ters çevrildiğinde dar tabanı üzerinde duracaktır. Yani yerle temas alanı (\(A_{temas}\)) küçülür (\(A_{dar} < A_{geniş}\)).
- Toplam ağırlık sabit kalırken temas alanı küçüldüğü için, kabın yatay düzleme uyguladığı basınç artar.
- Bu ifade doğrudur.
Sonuç olarak, verilen üç ifade de doğrudur.
Cevap E seçeneğidir.