9. SINIF YAZILIYA HAZIRLIK SORULARI - FİZ.9.3.5
Öğrenme Çıktısı: FİZ.9.3.5. Kaldırma kuvvetini etkileyen değişkenleri belirlemeye yönelik deney yapabilme
Rengin, öğretmenin sıvıların kaldırma kuvveti ile ilgili verdiği performans ödevi için laboratuvarda bir deney yapıyor. Yandaki şekildeki gibi, taşma seviyesine kadar su dolu bir kaba suda bir kısmı batan cismi bırakıyor. Cismin sıvıya batan hacmi kadar sıvı yanındaki kaba dökülüyor. Bu kap, dökülen sıvının ağırlığını ölçecek bir dijital terazi üzerinde duruyor. Buna göre, Rengin'in bu deneyde çıkardığı sonuçları değerlendirilirken varılan sonuçlarla ilgili aşağıdaki ifadeleri kullanıyor. Bu ifadelerin, doğru olanların karşısına "D", yanlış olanların karşısına "Y" harfi koyunuz.
| ( ) 1. K kabından taşan sıvının hacmi, cismin sıvıya batan kısmının hacmine eşittir. |
| ( ) 2. L kabındaki sıvının ağırlığı, cismin ağırlığından büyüktür. |
| ( ) 3. Deney sonunda terazinin ölçtüğü değer, sadece L kabındaki sıvının ağırlığı kadardır. |
| ( ) 4. Taşan sıvının ağırlığı, cisme etki eden sıvının kaldırma kuvvetine eşittir. |
| ( ) 5. Cisim aynı maddeden daha büyük bir cisimle değiştirilip aynı deney tekrarlanırsa, K kabından taşan sıvı miktarı artar. |
1. D (Taşan sıvının hacmi = Cismin batan hacmi)
2. Y (Cisim yüzüyorsa, taşan sıvının ağırlığı cismin ağırlığına eşittir.)
3. Y (Terazi, L kabı ile içindeki sıvının toplam ağırlığını ölçer.)
4. D (Bu, Archimedes prensibinin ta kendisidir.)
5. D (Daha büyük cisim genellikle daha fazla batar, bu nedenle taşan sıvı miktarı artar.)
Bir kapta yoğunluğu "ds" olan bir sıvı içine farklı yoğunlukta, yoğunlukları "dK", "dL" ve "dM" olan "K", "L" ve "M" cisimleri bırakılıyor. Cisimlerin sıvı içindeki denge durumları yandaki şekildeki gibidir. Buna göre, sıvı ve cisimlerin yoğunluklarını karşılaştırınız. Gerekçesini belirtiniz.
Cisimlerin sıvı içindeki durumu yoğunlukları ile ilgilidir.
- dC < dS : Sıvıya bırakılan cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğundan küçükse cisim sıvıda yüzer.
- dC > dS : Sıvıya bırakılan cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğundan büyükse cisim sıvıda batar.
- dC = dS : Sıvıya bırakılan cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğuna eşitse cisim sıvıda askıda kalır.
Buna göre, dL > dM = dS > dK olur.
Bir kapta yoğunluğu "ds" olan bir sıvı içine yoğunlukları "dK", "dL" ve "dM" olan "K", "L" ve "M" cisimleri bırakılıyor. Cisimlerin sıvı içindeki denge durumları yandaki şekildeki gibidir. Buna göre, sıvı ve cisimlerin yoğunluklarını karşılaştırınız. Gerekçesini belirtiniz.
Cisimlerin sıvı içindeki durumu yoğunlukları ile ilgilidir.
- dC < dS : Sıvıya bırakılan cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğundan küçükse cisim sıvıda yüzer.
- dC > dS : Sıvıya bırakılan cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğundan büyükse cisim sıvıda batar.
- dC = dS : Sıvıya bırakılan cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğuna eşitse cisim sıvıda askıda kalır.
Buna göre, her üç cisim de askıda kaldığından, dL = dM = dS = dK olur.
Aşağıda, içinde farklı yoğunlukta sıvılar bulunan üç özdeş kap verilmiştir. Yandaki şekildeki gibi K cismi, bu kaplara sırasıyla bırakıldığında şekil-1, şekil-2 ve şekil-3'teki gibi dengede kalıyor. Sıvıların yoğunlukları sırasıyla d₁, d₂, d₃ ile gösterilmiştir.
Buna göre, d₁, d₂, d₃ arasındaki ilişki nedir?
Cisimlerin sıvı içindeki durumu yoğunlukları ile ilgilidir.
- dC < dS : Sıvıya bırakılan cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğundan küçükse cisim sıvıda yüzer.
- dC > dS : Sıvıya bırakılan cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğundan büyükse cisim sıvıda batar.
- dC = dS : Sıvıya bırakılan cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğuna eşitse cisim sıvıda askıda kalır.
Buna göre,
- Şekil-1: Cisim askıda kalmış, demek ki d₁ = dK
- Şekil-2: Cisim yüzüyor (bir kısmı batmış), demek ki d₂ > dK
- Şekil-3: Cisim dibe batmış, demek ki d₃ < dK
Bu durumda, d₂ > d₁ > d₃ olur.
İçinde d₁ yoğunluğunda sıvı bulunan kaba bırakılan dK yoğunluklu "K" cismi sıvı içinde şekildeki gibi askıda kalıyor. Bu sıvıya, sıvıyla karışabilen d₂ yoğunluklu sıvı katılıyor.
a) d₂ > d₁ ise "K" cisminin sıvı içindeki hareket yönünü gerekçesiyle yazınız.
b) d₂ < d₁ ise "K" cisminin sıvı içindeki hareket yönünü gerekçesiyle yazınız.
- d₁ = dK olduğu için cisim askıda kalmaktadır.
a) d₂ > d₁ olduğunda karışımın yoğunluğu (d) artacak. d > dK olduğundan, K cismi yukarı doğru hareket eder.
b) d₂ < d₁ olduğunda karışımın yoğunluğu (d) azalacak. d < dK olduğundan, K cismi aşağı doğru hareket eder.
Yandaki şekildeki gibi ağırlıkları birbirine eşit üç farklı "X", "Y" ve "Z" cisimleri sıvı içindeki batma durumları şekildeki gibidir. Bu cisimlere içinde bulunduğu sıvı tarafından etki eden kaldırma kuvvetleri sırasıyla "FX", "FY" ve "FZ" olduğuna göre, cisimlere uygulanan kaldırma kuvvetleri arasındaki büyüklük ilişkisini gerekçesiyle yazınız.
Yüzen cisimler için sıvıların cisimlere uyguladıkları kaldırma kuvveti cismin ağırlığına eşittir. Şekildeki cisimlerin ağırlıkları birbirine eşit olduğuna göre, cisimlere uygulanan kaldırma kuvveti de eşit olur.
FX = FY = FZ
Yandaki şekildeki gibi içinde sıvı bulunan kap içinde hacimleri "3V", "2V" ve "V" olan "K", "L" ve "M" cisimleri sıvı içinde eşit derinlikte bulunmaktadır. Bu cisimlere sıvı tarafından etki eden kaldırma kuvvetleri sırasıyla "FK", "FL" ve "FM" olduğuna göre, bu kuvvetler arasındaki ilişkiyi gerekçesiyle açıklayınız.
Sıvıların cisimlere uyguladıkları kaldırma kuvveti cisimlerin sıvı içindeki hacmi ile doğru orantılı olduğundan,
FK > FL > FM
Yandaki görselde içinde sıvı bulunan bir kaba küresel bir cisim bırakıldığında şekil-1'deki gibi hacminin bir kısmı batmış biçimde yüzmektedir. Bu cismi şekil-2'deki gibi kabın ortasına, şekil-3'teki gibi kabın tabanına kadar el ile itiliyor. Sıvı tarafından cisme etki eden kaldırma kuvveti sırasıyla F₁, F₂, F₃ olduğuna göre, cisme uygulanan kaldırma kuvvetlerini gerekçesiyle açıklayınız.
Sıvıların cisimlere uyguladıkları kaldırma kuvveti cisimlerin sıvı içindeki hacmi ile doğru orantılı olduğundan,
F1 < F2 = F3
(Şekil-1'de cisim sadece kısmen battığı için batan hacim daha az, şekil-2 ve şekil-3'te ise cisim tamamen battığı için batan hacim eşit ve maksimumdur.)