9.Sınıf Fizik Kitabı
advertisement
www.cosku.com Copyright © 13V III Coþku Yayýnlarý Bu kitabýn tamamýnýn ya da bir kýsmýnýn, kitabý yayýmlayan yayýnevinin önceden izni olmaksýzýn elektronik, mekânik, fotokopi ya da herhangi bir kayýt sistemi ile çoðaltýlmasý, yayýmlanmasý ve depolanmasý yasaktýr. Bu kitabýn tüm haklarý, Coþku Yayýnlarý’na aittir. Baský-Cilt Çaðlayan AÞ Sarnýç Yolu Üzeri No.: 7 Gaziemir / ÝZMÝR Tel.: (0232) 274 22 15 Satýþ Yerleri Coþku Bayileri Ýrtibat Adresi Coþku Yayýnlarý Mahmutbey Mah. Soðuksu Cad. No.: 31 (34217) Tek-Er Ýþ Merkezi Baðcýlar / ÝSTANBUL Tel.: (0212) 604 21 00 Faks: (0216) 328 04 76 Sunuş Sevgili Öğrenciler, Milli Eğitim programındaki değişme ve gelişmeler, eğitim sistemimize yeni kavramlar katmıştır. Bu kavramların en önemlisi "Kazanım"dır. Okullarımızda verilen eğitimin öğrenciye kazandırması beklenen davranışları içeren bu sözcük, aynı zamanda eğitimin hedefini de açıkça ortaya koyar. Hazırlanan okul kitapları, tamamen bu kazanımlar üzerine bina edilmiştir. Öğretmenler eğitim sürecinde öğrencilerine hangi davranışları kazandırması gerektiğini bilerek eğitimi planlamaktadır. Eğitim sistemindeki bu değişiklikleri dikkate alan Coşku Yayınları "Kazanım Merkezli Eğitim Seti" adı altında özellikle okullara yönelik yayın ve dokümanları öğretmen ve öğrencilerimizin hizmetine sunmuştur. Kazanım Merkezli Eğitim Sistemi'ne göre hazırlanan Coşku Yayınları ele aldığı her konuyu ve soruları kazanımları esas alarak düzenledi. Her ünite, bölüm, tema kazanımlara göre uygun parçalara ayrıldı ve kazanımlar tek tek değerlendirilerek konulara aktarıldı. Bu şekilde, öğrencilerin planlı bir şekilde, bütün kazanımları edinmesi amaçlandı. Coşku Yayınları tarafından hazırlanan Kazanım Merkezli Eğitim Seti'nde şunlar bulunmaktadır: 3 Konu Anlatımlı Soru Bankaları 3 Soru Dünyası Kitapları 3 Kazanım Kontrol Testleri 3 Ödev Testleri 3 Deneme Sınavları Coşku Yayınları, ortaya koyduğu eğitim sistemiyle, ölçme ve değerlendirme yollarıyla eğitimde yeni bir tarzın temsilcisi olmuştur. Kazanım Merkezli Eğitim Sistemi'ni hayata geçiren Coşku Yayınları okul öncesinden 12. Sınıfa kadar bütün öğrencileri hayata hazırlayan öğretmenlerimizin en önemli yardımcısı olacaktır. Başarının tesadüf olmadığına inanan Coşku Yayınları öğretmen ve öğrencilerimize başarılar diler. Ön Söz Sev­gi­li Öð­ren­ci­ler, Ya­þam te­mel­li eði­tim an­la­yý­þý ile ye­ni­le­nen müf­re­dat siz­le­re bir­çok ka­za­ným sun­mak­ta­ dýr. Bu prog­ra­mýn uy­gu­lan­ma­sýy­la, gö­re­rek ve ya­þa­ya­rak öð­ren­me, öð­ren­di­ði­ni ha­ya­tý­na yan­sý­ta­bil­me, ya­þa­dý­ðý­mýz yüz­yý­lýn ye­ni­lik­le­ri­ne ayak uy­dur­ma ve ça­ðýn ge­rek­li­lik­le­ri­ni ye­ri­ ne ge­tir­me gi­bi önem­li he­def­le­rin ya­ka­lan­ma­sý plan­lan­mýþ­týr. Siz­ler, bu eði­tim an­la­yý­þý ile ye­ti­þe­cek ve ge­le­ce­ði­ni­ze yön ve­re­cek­si­niz. Özel­lik­le Fi­zik der­si öð­re­tim prog­ra­mýy­la, fi­zi­ðin ya­þa­mýn ken­di­si ol­du­ðu­nu gö­re­cek, kar­þý­laþ­tý­ðý­nýz prob­lem­le­ri bi­lim­sel yön­tem­ler kul­la­na­rak çö­ze­bi­le­cek, fi­zik-tek­no­lo­ji-top­lum ve çev­re ara­sýn­da­ki et­ki­le­þim­le­ri ana­liz ede­bi­le­cek, ken­di­niz ve çev­re­niz­le olum­lu tu­tum ve dav­ra­ nýþ­lar ge­liþ­ti­re­bi­le­cek, bi­li­þim top­lu­mu­nun ge­rek­tir­di­ði bi­li­þim okur­ya­zar­lý­ðý­na sa­hip ola­ cak, dü­þün­ce­le­ri­ni­zi en et­kin þe­kil­de ifa­de ede­bi­le­cek, ken­di­niz ve çev­re­niz­le ba­rý­þýk, üret­ken bi­rey­ler ola­cak­sý­nýz. 9. sý­nýf Fi­zik müf­re­da­tý da içe­rik ola­rak siz­le­re bah­si ge­çen du­rum­la­rýn ta­ma­mý­ný sun­ mak­ta­dýr. He­pi­miz bi­li­riz: me­rak, il­min ho­ca­sý­dýr. Eðer me­ra­ký­nýz yok­sa bir þey öð­re­ne­ mez­si­niz. Fi­zik bil­gi­ni­zi ge­liþ­tir­mek için de me­rak­lý ve araþ­týr­ma­cý ol­ma­nýz ge­re­kir. Me­rak edip bir ola­yý, de­ney ve göz­lem­ler ya­pa­rak an­la­ma­ya ça­lýþ­mak, bi­lim­sel ve­ri­ler­den yo­la çý­ka­rak test et­mek, fi­zi­ði ya­þa­mýn her ala­nýn­da gör­me­ni­ze yar­dým­cý ola­cak­týr. Biz­ler, müf­re­da­týn ge­rek­tir­di­ði tüm he­def­ler doð­rul­tu­sun­da siz­ler için eli­niz­de­ki Coþ­ku Ya­yýn­la­rý 9. Sý­nýf Fi­zik ki­ta­bý­ný ha­zýr­la­dýk. Ka­za­ným Mer­kez­li Eði­tim an­la­yý­þý ile ha­zýr­la­ dý­ðý­mýz bu ki­ta­býn, okul­da en bü­yük yar­dým­cý­nýz ola­ca­ðýn­da þüp­he­miz yok­tur. Ki­tap ha­zýr­la­nýr­ken Fi­zik müf­re­da­týn­da ge­çen her bir ka­za­ným, tek tek ele alý­na­rak ka­za­ ným nu­ma­ra­la­rý ile bir­lik­te ir­de­len­miþ, ko­nu an­la­tým­la­rý, ör­nek so­ru çö­züm­le­ri ve ce­vap­lý test­ler bu doð­rul­tu­da dü­zen­len­miþ­tir. Üni­te için­de ge­çen her ko­nu, ka­za­ným sý­nýr­la­rý içe­ri­sin­de gör­sel­li­ðe de önem ve­ri­le­rek ha­zýr­lan­mýþ­týr. Böy­le­ce her bir ka­za­ným ay­rý bir ti­tiz­lik­le siz­le­re su­nul­muþ­tur. Eli­niz­de­ki Coþ­ku Ya­yýn­la­rý 9. Sý­nýf Fi­zik ki­ta­bý­ndan ders ça­lý­þýr­ken, ka­za­ným­da ne­yi öð­re­ ne­ce­ði­ni­zi bile­cek­si­niz. Bu­da siz­le­ri ka­za­ným­lar doð­rul­tu­sun­da mo­ti­ve ede­rek ve her bir ko­nu için ne­den-ni­çin-na­sýl-ne za­man-ne­re­de gi­bi so­ru­la­ra ce­vap ve­re­bil­me­ni­zi sað­la­ya­ cak­týr. Ka­za­ným­la­rýy­la Fi­zi­ði da­ha çok sev­di­re­ce­ði­ni dü­þün­dü­ðü­müz bu ki­tap­la siz­le­ri baþ ba­þa bý­ra­ký­yor, siz­le­re ve de­ðer­li mes­lek­taþ­la­rý­mý­za fay­da­lý ol­ma­sý­ný di­li­yo­ruz… Mesut AKSOY Hakan BAHADIR Selahattin BAL Tuncay TEKİN Metin SÜLÜ İsmail YALINIZ İç indekiler 1. ÜNİTE FİZİK BİLİMİNE GİRİŞ 1. Fizik Bilimi ve Bilimsel Bilginin Ortaya Çıkışı.................................................................................................... 10 Ölçme Değerlendirme......................................................................................................................................................................18 Kazanım Değerlendirme (1 - 2 )......................................................................................................................................................19 2. Fizikte Modelleme & Ölçüm ve Birim Sistemi.................................................................................................... 24 Ölçme Değerlendirme......................................................................................................................................................................29 Kazanım Değerlendirme - 3............................................................................................................................................................30 Ünite Değerlendirme Testi (1 - 2)....................................................................................................................................................32 2. ÜNİTE MADDE ve ÖZELLİKLERİ 1. Madde ve Özkütle............................................................................................................................................ 38 Ölçme Değerlendirme......................................................................................................................................................................50 Kazanım Değerlendirme (1 - 2)......................................................................................................................................................52 2. Katılar............................................................................................................................................................. 56 Ölçme Değerlendirme......................................................................................................................................................................62 Kazanım Değerlendirme - 3............................................................................................................................................................64 3. Akışkanlar ve Plâzmalar..................................................................................................................................66 Ölçme Değerlendirme......................................................................................................................................................................75 Kazanım Değerlendirme (4 - 5)......................................................................................................................................................78 Ünite Değerlendirme Testi (1 - 2 - 3- 4)...........................................................................................................................................82 5 İçindekiler 3. ÜNİTE KUVVET ve HAREKET 1. Bir Boyutta Hareket......................................................................................................................................... 92 Ölçme Değerlendirme................................................................................................................................................................... 103 Kazanım Değerlendirme (1 - 2)................................................................................................................................................... 104 2. Kuvvet........................................................................................................................................................... 108 Ölçme Değerlendirme................................................................................................................................................................... 115 Kazanım Değerlendirme - 3......................................................................................................................................................... 116 3. Newton’un Hareket Yasaları.......................................................................................................................... 118 Ölçme Değerlendirme................................................................................................................................................................... 127 Kazanım Değerlendirme (4 - 5)................................................................................................................................................... 128 Ünite Değerlendirme Testi (1 - 2 - 3)............................................................................................................................................ 132 4. ÜNİTE ENERJİ 1. İş, Enerji ve Güç.............................................................................................................................................. 140 Ölçme Değerlendirme................................................................................................................................................................... 145 Kazanım Değerlendirme 1 .......................................................................................................................................................... 146 2. Mekanik Enerji............................................................................................................................................... 148 Ölçme Değerlendirme................................................................................................................................................................... 154 Kazanım Değerlendirme 2.......................................................................................................................................................... 156 3. Enerjinin Korunumu, Enerji Dönüşümleri ve Verim........................................................................................ 158 Ölçme Değerlendirme................................................................................................................................................................... 167 Kazanım Değerlendirme 3........................................................................................................................................................... 168 4. Enerji Kaynakları.......................................................................................................................................... 170 Ölçme Değerlendirme................................................................................................................................................................... 174 Kazanım Değerlendirme 4........................................................................................................................................................... 175 Ünite Değerlendirme Testi (1 - 2 - 3 - 4)....................................................................................................................................... 178 6 İçindekiler 5. ÜNİTE ISI ve SICAKLIK 1. Isı, Sıcaklık ve İç Enerji.................................................................................................................................... 188 Ölçme Değerlendirme................................................................................................................................................................... 195 Kazanım Değerlendirme (1 - 2) .................................................................................................................................................. 196 2. Hâl Değişimi ve Isıl Denge.............................................................................................................................. 200 Ölçme Değerlendirme................................................................................................................................................................... 205 Kazanım Değerlendirme (3 - 4).................................................................................................................................................. 206 3. Enerji İletim Yolları ve Enerji İletim Hızı......................................................................................................... 210 Ölçme Değerlendirme................................................................................................................................................................... 216 Kazanım Değerlendirme 5........................................................................................................................................................... 217 4. Genleşme...................................................................................................................................................... 220 Ölçme Değerlendirme................................................................................................................................................................... 227 Kazanım Değerlendirme (6 - 7)................................................................................................................................................... 228 Ünite Değerlendirme Testi (1 - 2 - 3)............................................................................................................................................ 232 Cevap Anahtarı.................................................................................................................................................. 238 7 BÖLÜM 1 FİZİK BİLİMİ ve BİLİMSEL BİLGİNİN ORTAYA ÇIKIŞI Fizik, çevremizdeki maddi evrende meydana gelen her türden olayın nedenlerini ve nasıl meydana geldiğini yani olayları şekillendiren ya da yöneten yasaları inceleyen, araştıran bilim dalıdır. Kazanım 9.1.1.1 Fizik biliminin amacının farkında olur ve fiziği diğer disiplinlerle ve teknoloji ile ilişkilendirir. Astronomide yeni gezegenlerin, yıldızların, galaksilerin keşfedilmesinde, tıpta görme kusurlarının düzeltilmesinde, arabalarda, optik biliminin ışık ışınları ile ilgili elde ettiği bilgiler kullanılmaktadır. Pusula yapımında, kapı zilinin yapımında, telefon, radyo ve televizyonda ses ve görüntü iletiminde, voltmetrede, ampermetrede, elektrik motorlarında, bazı oyuncakların yapımında, hızlı trenlerde manyetizma biliminin ortaya koyduğu bilgilerden yararlanılmaktadır. Bilim Nedir? İçinde bulunduğumuz doğal ortamda birçok doğa olayları ile karşılaşırız. Şimşek çakması, yıldırım düşmesi, gökkuşağının oluşumu, Güneş ve Ay tutulması, yıldız kayması, tsunami, depremler bunlardan bazılarıdır. Bu olayların bazıları sık sık gerçekleşirken bazıları nadiren gerçekleşmektedir. Yaşadığımız dünyayı hatta tümüyle evreni etkileyen veya şekillendiren yasalar, fizik yasalarıdır. “Nasıl?” sorusu fizikçileri ilgilendirir. Örneğin suyun cisimleri kaldırması ile ilgili kuralları ortaya koyan fizikçiler, gemiler ile yapılan taşımacılığa temel oluşturmuşlardır. Yaşadığımız Dünya’yı ve evreni tanımak için yapılan çalışmalar kısaca bilim olarak tanımlanabilir. İnsanoğlunun bu arayışı bilimsel çalışmaların temelini oluşturmuştur. Doğa olaylarından, canlı varlıklarla ilgili olanları biyoloji, maddenin yapısal özellikleri ile ilgili olanları kimya, maddenin özellikleri ile bunlar üzerinde gerçekleşen olayları ise fizik konusu içindedir. Fizik Nedir? Fizik, madde ve enerji arasındaki etkileşimi inceleyen ve doğada gerçekleşen olaylarla ilgili mantıklı açıklamalar üretmeye çalışan uygulamalı bir bilim dalıdır. Bu bilimle uğraşan insanlara da fizikçi denilir. 10 © Coşku Yayınları İnsanlar önceleri ağırlıklı olarak yaşamlarını ve sağlıklarını etkileyen olaylar ile her gün gökyüzünde gördükleri Güneş ve yıldızlar gibi çevrelerindeki diğer tabiat olayları ile ilgilenmişlerdir. Bu nedenle ilk bilimsel çalışmalar bu alanlarda olmuştur. Böylece tıp, fizik ve astronomi gibi çeşitli bilim dalları doğmuştur. Neden ve Niçin Fizik Öğrenmeliyiz? Fizik bilimine dayalı olarak üretilen teknolojinin toplumların gelişmesine sağladığı katkılar sayılamayacak kadar çoktur. Bu nedenle fizik ve diğer fen bilimi disiplinlerinin önemi gittikçe artmaktadır. Fizik biliminde en büyük gelişme ikinci dünya savaşı yıllarına dayanır. Atom bombasının kullanılması ile fiziğin önemini bir anda artmıştır. Fiziğin gücü anlaşılmış ve buna bağlı olarak fizik eğitimine verilen önem artmış, eğitim yeni yaklaşımlar ile çağdaş hale getirilmiştir. Fizik biliminin doğasını bilmek bilginin nasıl elde edildiğini anlamak fen bilimlerindeki bilgilerin bilinen gerçeklere bağlı olduğunu ve yeni veriler toplandıkça değişebildiğini algılamak fen bilimlerindeki temel kavram teori ve hipotezleri bilmek ve bilimsel ispat ile kişisel görüş arasındaki farkı algılamak olarak tanımlanmaktadır. Bilimsel okur-yazar bireylerden oluşan toplumlar hem yeniliklere kolayca uyum sağlar hem de kendileri yeniliklere önderlik edebilirler. Hayatımızın hemen hemen her kesitinde karşılaştığımız ve gözlemlediğimiz birçok durum fizik ile ilgilidir. Fizik dersi konularının hayatta karşılaştığı olaylar ile bağlantılı olduğunu kavrayan öğrencinin bilim ve teknolojiye olan ilgisi artacaktır. Eğer bu ilişkiler okulda kurulmaz ise teknolojinin egemen olduğu günümüzde bireyler daha kolay bir yaşantı için gerekli bilgi ve becerileri kazanamazlar. 1. Ünite : Fizik Bilimine Giriş / Fizik Bilimi ve Bilimsel Bilginin Ortaya Çıkması Fiziğin Tarihsel Gelişimi Öğrenciler fizikteki bilgilerin soyut olmadığını aksine kendi yaşantıları ile direkt olarak ilişkili olduğunu algıladığında ona karşı olan tutumları değişecek ve bilimi hissederek öğrenecektir. Bu da öğrenmelerini kolaylaştıracaktır. M.Ö 3000’lerde, su değirmenlerinin kullanıldığı, piramitlerin yapıldığı, zaman, uzaklık ve hız ölçümlerinin gerçekleştirildiği biliniyor. M.Ö 2500’den sonra mühendislik sorunlarının çözümünde fizik kurallarından yararlanılmıştır. Ortaöğretimde fizik dersinin okutulması, lisans eğitiminde seçilecek olan mühendislik dalları için öğrencilere iyi bir alt yapı sağlayacaktır. Çünkü bu dallarda eğitim gören gençlerin daha kaliteli yetişmesi ülkenin teknolojik gelişimi açısından büyük önem taşımaktadır keza bu gençler teknolojinin üretilmesi ve kullanımını sağlayacaklardır. Bazı temel kabullerden, mantıksal olarak sistematik fizik tanımlamalarına geçiş, M.Ö 6. yüzyıl Thales dönemine dayanır. Antik Çağ filozoflarından Herakleitos (M.Ö 540 – 480), bütün nesnelerin sürekli hareket halinde olduğunu ve toplam madde miktarının sabit olduğunu öne sürmüştür. Atom kavramının babası ise Anaksagoras (M.Ö 500 – 428) oldu. Ortaöğretim, bilimselliğin bilinçli bir şekilde kazanılabileceği ilk aşamadır. Bu disiplin hayat ile iç içedir ve gelişmesinde birincil kaynak bilimsel yöntemlerin kullanılmasıdır. Fizik bu süreçte kullanılabilecek en önemli süreçlerden biridir. Günümüz insanı hayatının her safhasını etkileyen teknolojik gelişmeleri algılayıp yorumlayabilmesi için temel fizik eğitiminden geçmesinin gerekliliği açıkça görülmektedir. Aristoteles, ilkel maddeyi sıcak ve soğuk, ıslak ve kuru gibi niteliklere indirgedi. Dirençli bir ortamda bir cismin hareketinin, harekete yol açan kuvvetle orantılı, ortamın direnciyle ters orantılı olduğunu belirleyerek bu bağıntıyı boşluğun varoluşuna karşı bir kanıt olarak kullandı. Aristoteles’in fiziği tüm ortaçağı etkiledi. M.Ö 200’lü yıllarda bir çok araştırmacı, deneysel olarak hidrostatik, mekanik gibi fizik dallarına önemli katkılarda bulundular. Fizik, maddi evrenin dışındaki hiçbir şeyle ilgilenmez. Başka bir ifade ile maddi varlığı olmayan hiçbir şeyle ilgilenmez. Duygu dünyamızla ilgilenmez, korku, sevinç, kaygı, üzüntü, ruhlarla ilgilenmez. Maddenin var olmasından önce ne olduğuyla ilgilenmez. Düşüncenin ürettiği kavramlarla ilgilenmez. Teoloji ile ilgilenmez. Genel olarak fizik ötesi (metafizik) ile de ilgilenmez. Örnek 1 Fiziğin uğraş alanına; I. Doğa olayları II. Mıknatısların itip çekmesi III. Canlı varlıkların dünyası verilenlerinden hangileri girer? A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve III C) I ve II E) I, II ve III Çözüm Fizik, doğa olaylarıyla, madde ve enerjiyle, insanların yaşamını kolaylaştıran teknoloji ile, mıknatıs gibi maddelerle uğraşır. Fakat canlı varlıkların dünyası ile biyoloji uğraşır. Dolayısı ile fiziğin uğraş alanına I. ve II. de verilenler girer. Cevap C © Coşku Yayınları Fizik Ne ile Uğraşmaz? Bilimin, felsefe ve dinin etkilerinden sıyrılıp kendine özgü bir araştırma disiplinine dönüşmesi eski çağdan hemen hemen 2 bin yıl sonra başladı. Galileo, serbest düşme yasasını ortaya çıkardı. Bunu, eylemsizlik ilkesiyle birleştirerek, bir merminin yörüngesinin parabolik biçiminde olacağını belirledi. 17. yüzyılda Descartes, özellikle madde kavramı üzerinde durarak doğadaki tüm olayları maddeye ve harekete indirgeyen mekanikçi felsefeyi kurdu. Ayrıca çarpma ve dairesel hareket üzerine çalışmalar da yaptı. 17.yüzyılın sonunda Isaac Newton, mekaniğin temel sorunlarını çözen üç yasasını yayımladı. Bu yüzyılda hızla gelişen bir fizik dalı da optikti. Kepler, teleskopların matematiksel incelemesini yaptı. Huygens’in dalga özellikli ışık kuramı optiğe en önemli katkılar oldu. Torricelli, Pascal, Von Guericke gibi bilginler, gazların basınç ve hacim ilişkilerine nicel yasalar getirdiler. 18. ve 19. yüzyıllar bilimsel çalışmaların altın çağı olarak nitelenir. 1787’de de Coulomb, elektrostatiğin temel yasalarını yayımladı. Galvanik ve voltaik elektriğin bulunuşuyla elektrik üreteçlerinin doğuşu, bu alandaki araştırmaların hızla gelişmesini sağladı. 1827’de Ampere elektrodinamiğin yasalarını geliştirdi. 1831’de ise Faraday elektromanyetik indüksiyonu ortaya çıkardı. 1855’ten başlayarak J. C. Maxwell’in çalışmalarıyla klasik elektromanyetizma kuramı ortaya çıktı. Sanayi devriminin bilim üzerindeki en açık etkisi, ısının mekanik işe dönüştürülmesine yönelik çabalardır. Maxwell ve Boltzmann gazların kinetik kuramnı geliştirerek, maddenin atom yapısının tanımlanmasına yönelik çok önemli bir adım attılar. 1. Ünite : Fizik Bilimine Giriş / Fizik Bilimi ve Bilimsel Bilginin Ortaya Çıkması 11 4.Optik Işığın özellikleri ve esirin varlığına ilişkin olarak 19. yüzyıl sonunda gerçekleştirilen araştırmalar ise 20. yüzyılın devrimci kuramlarına temel oluşturdu. 20. yüzyılda fiziğin yapısını temelinden sarsan iki kuram, Max Planck’ın Işığın davranışı ile aydınlanma, gölge oluşumu, yansıma ve kırılma gibi ışık olaylarını inceler. Gözün görmesinden renklerin oluşumuna kadar birçok olay optiğin uğraş alanına girer. 1900’de öne sürdüğü kuvantum kuramı ile Albert Einstein’ın 1905’te yayımladığı görelilik kuramıdır. Atomun, çekirdeğin ve temel parçacıkların bulunması, plazma fiziği ve elektroniğin hızla gelişmesi gibi deneysel ve uygulamalı atılımlar, kuramsal ve deneysel bilgilerin olağanüstü artmasının yanı sıra, fiziğin çeşitli alanlarında gerçekleştirilen eşgüdümlü araştırmalarla sağlanmaktadır. 5.Termodinamik Temelde ısı olaylarını ve enerjinin ısı ile ilgili kısmını inceler. Suyun kaynamasından buzulların erimesine kadar ısı ile ilgili konularla ilgilenir. Fiziğin Alt Alanları 1.Mekanik Kuvvet ve hareket ile bunlar arasındaki enerji ilişkilerini inceler. Dalgaların oluşmasından makinelerin çalışma prensiplerine kadar çok geniş bir uğraş alanı vardır. 2.Elektrik Maddenin yapısındaki elektron ve protonların sahip olduğu elektrik yükleri ile bunların neden olduğu elektrik alan ve elektriksel kuvvetleri konu edinir. Yıldırımlardan elektrikli ev aletlerine kadar çok geniş bir uygulama alanı vardır. 6. Atom Fiziği © Coşku Yayınları Fizikle ilgili çalışmalar tarihi gelişim sürecinde geleneksel olarak mekanik, elektrik, manyetizma, optik, termodinamik gibi alanlara ayrılmıştır. 1900’lü yılların başlarından itibaren de atom fiziği, nükleer fizik ve katıhâl fiziği alanlarında çalışmalar başlamıştır. Günümüzde her ne kadar fiziğin alt alanları sanki ayrı birer bilim dalıymış gibi kendi sahalarında derinleştikçe derinleşmiş olsalar da bunlardan herhangi birinde elde edilen yeni bir bilgi diğerlerinde de kullanılabilmektedir. Fiziğin, maddeyi oluşturan atomları, atomların yapısını ve özelliklerini, atomların birbirleri ile ilişkilerini inceleyen bir dalıdır. Mikroskobik fizik alanındaki gelişmeler günümüzde bilim alanında bir devrim niteliği taşıyan nanoteknolojiye ulaşılmasını sağlamıştır. 7. Nükleer Fizik Atom çekirdeğini inceleyen fizik dalıdır. Her ne kadar atom bombası gibi zararlı uygulamaları geliştirmiş olsa da radyasyondan korunma yollarını öğretir ve günümüzde enerji üretiminde vazgeçilmez bir yeri vardır. 8. Katıhâl Fiziği 3.Manyetizma Temelde elektrik yüklerinin hareketi ile oluşan manyetik alanları ve manyetik kuvvetleri konu edinir. Yön bulmaktan, tıpta kullanılan manyetik rezonans uygulamalarına kadar birçok alanda manyetizmadan yararlanılır. 12 1. Ünite : Fizik Bilimine Giriş / Fizik Bilimi ve Bilimsel Bilginin Ortaya Çıkması Yapılarında gözlenen simetri, daha kolay incelenebilme ortamı oluşturduğu için özellikle kristal özelliğe sahip olan maddeleri inceleyen fizik dalıdır. Elektroniğin teorisini oluşturur. Fizik, Günlük Yaşam ve Teknoloji Fizik, Diğer Bilim Dalları ve Teknoloji Fizik bilimi ile teknoloji arasında sıkı bir ilişki vardır. Bilim ve teknoloji birbirini tamamlar. Bilimsel çalışmalarla uygulamaya yönelik bilgiler üretilir ve bu da teknolojik ilerlemeye neden olur. Teknolojik gelişmeler de bilimsel araştırmaların daha iyi şartlarda yürütülmesini sağlar. Dolayısı ile bilimsel gelişmelere hız kazandırır. O halde bir taraftan fizik bilimi birçok teknolojik gelişmeye yol açarken diğer taraftan da teknolojideki standartların yükselmesi de fizik bilimine katkıda bulunur. Bilimin gelişmesinde ve bilgi artışında etkili olan faktör teknolojik gelişmelerdir. Fizikteki buluşlar teknolojideki gelişmeleri, teknolojideki gelişmeler de insanın yaşam kalitesini artırır. Uzayın incelenmesi ile ilgili yapılan ilk teleskobun yerini günümüzde Hubble teleskobu almıştır. Zaman içinde optik bilimiyle ilgili ortaya konan bilimsel bulgular kullanılarak daha yüksek kalitede teleskoplar üretilmiştir. Bu teleskoplar sayesinde, evrende yeni galaksiler olduğu, evrende çekim gücü çok fazla olan ve ışığı dahi yutan kara deliklerin bulunduğu, bazı yıldızlardan gelen ışık ışınlarının ışık hızından daha yüksek hızlarda hareket ettiği keşfedilmiştir. Fizik, biyolojide gözün yapısı, görme olayı, renklerin birbirinden ayırt edilmesinin nasıl gerçekleştiğini açıklamada yardımcı olur. Fizik, kimyada bileşik oluşumunu açıklamada kullanılır. Fizik bilimiyle, coğrafyadaki alçak ve yüksek basınçlar, atmosferdeki hava olayları, fırtına ve rüzgârlar izah edilebilmektedir. Ayrıca fizik bilimiyle coğrafyadaki fay hareketleri, depremler ve tsunami olayları izah edilebilmektedir. Nükleer fizikteki yenilikler, elektromanyetik gelişmeler, günümüz toplumunun gelişmesinde önemli yer tutan; televizyon, bilgisayar, elektrikli ev eşyaları, nükleer silahlar gibi ürünlerin gelişmesine neden olmuştur. Termodinamikteki yenilikler motorlu taşımanın, mekanikteki yenilikler de başta inşaat sektörü olmak üzere birçok alanda gelişmeye neden olmuştur. © Coşku Yayınları Fizik bilimindeki bilgiler diğer bilim dallarındaki (biyoloji, kimya, coğrafya v.s) olayları açıklamada yardımcı olur. Vücudumuzun çalışmasında, içinde bulunduğumuz çevrede ve yaşantımızda birçok fizik ilke ve yasaların yansımaları bulunmaktadır. Fizik ile ilgili ortaya konulan bilgiler vücudumuzda gerçekleşmektedir. Örneğin; burnumuz termodinamik yasalarını uygular, kalbimiz elektrik ve mekanik yasalarını uygular, beynimiz elektrik yasalarını uygular, damarlarımız basınç ve dinamik yasalarını uygular, elimiz mekanik ve termodinamik yasalarını uygular, gözlerimiz optik yasalarını uygular. Çevremizdeki canlı, cansız tüm varlıklar fizik kanunlarına uygun hareket eder. Fizik kullanan yılanlar, optik bilen kelebekler, pusula kullanan balıklar, fizik kullanan bitkiler ve ağaçlar bunlardan birkaçıdır. Fiziğin; termodinamik, optik, elektromanyetik, mekanik gibi birçok dalındaki gelişmeler yine tıp dalında ilerlenmesine neden olmuştur ve olmaktadır. Bu açıdan bakıldığında Fizik biliminin birçok bilimle ve buna bağlı olarak birçok meslek grubuyla çok yakın irtibatı vardır. Fizik bilimi sayesinde günlük yaşamımızı kolaylaştıran bir çok teknolojik ürün kullanırız. Yeni nesil cep telefonları, 3G teknolojisi, bilgisayarlar, fotokopi makineleri, plazma televizyonlar, mikro elektronik ürünler, lazer teknolojisi ve nanoteknoloji ile yapılan ürünler bunlardan bazılarıdır. Fizikle diğer birçok bilim dalı arasındaki ilişkiler nedeni ile biyofizik, fizikokimya, astrofizik, jeofizik gibi bilim dalları doğmuştur. Birçok bilim dalı fizikteki gelişmeleri takip ederek yeni ulaşılan bilgileri kullanmaktadır. 1. Ünite : Fizik Bilimine Giriş / Fizik Bilimi ve Bilimsel Bilginin Ortaya Çıkması 13 Örnek 2 Örnek 4 l. Termodinamik I. İlk teleskoptan, Hubble teleskobuna ll. Optik II. Duman ile haberleşmeden, görüntülü cep telefonuna lll. Elektromanyetik III. Yontma taşlardan, lazer ve nano teknoloji ile yapılan cihazlara Tıp biliminde yukarıda verilen fiziğin alt alanlarının hangilerinden yararlanılmaktadır? A) Yalnız l B) Yalnız ll D) l ve lll Yukarıda verilenlerin hangileri bilimin teknolojide ne denli kullanıldığını gösterir? C) l ve ll A) Yalnız I E) l, ll ve lll D) I ve III Çözüm D) Nükleer Fizik C) Elektrik E) Termodinamik © Coşku Yayınları Sıra Sizde - 1 B) Mekanik İlk teleskoptan günümüzdeki Hubble teleskobuna ve daha yüksek kalitedeki yeni teleskoplara doğru gelişen bir teknoloji, haberleşmede ilkel yöntemlerden görüntülü haberleşmeye, yontma taşlardan devasa yapılara, oradan da mikro düzeydeki yapılara ve cihazlara geçilmesi bilim ve teknolojinin birlikte geliştiğini, bilimin teknolojide ne denli kullanıldığını gösterir. Cevap E Örnek 3 Sıra Sizde - 2 “Fizik, madde ve ............ arasındaki etkileşimi inceleyen ve doğada gerçekleşen olaylarla ilgili ............ açıklamalar üretmeye çalışan uygulamalı bir ........... dalıdır. Bu bilimle uğraşan insanlara da .......... denilir.” Yukarıdaki cümlede boş bırakılan yerleri uygun biçimde tamamlamak için aşağıdaki kelimelerden hangisine ihtiyaç yoktur? A) bilim B) enerji D) doğal E) I, II ve III Bilim ile teknoloji arasında sıkı bir ilişki vardır. Bilimin gelişmesiyle ortaya çıkan gerçekler insan yaşamını kolaylaştırırken birçok teknoloji ürününü de beraberinde getirmiştir. Bir yandan bilimsel çalışmaların hız kazanması ve buluşların hayata yansıtılması, insanların teknoloji ile iç içe yaşamasını sağlamıştır. Cevap E A) Astronomi C) I ve II Çözüm Birçok bilim dalı fiziğin birçok alt alanından faydalandığı gibi tıp da fiziğin; termodinamik, optik, elektromanyetik gibi birçok alt alanından faydalanır. Aşağıdakilerden hangisi fiziğin alt alanlarından biri değildir? B) Yalnız II C) mantıklı E) fizikçi Çözüm Cümle; “Fizik, madde ve enerji arasındaki etkileşimi inceleyen ve doğada gerçekleşen olaylarla ilgili mantıklı açıklamalar üretmeye çalışan uygulamalı bir bilim dalıdır. Bu bilimle uğraşan insanlara da fizikçi denilir.” şeklinde tamamlanması gerektiğinden, “doğal” kelimesine ihtiyaç yoktur. Cevap D 14 Yukarıda verilenlerin hangileri teknolojinin gelişmesi sonucu ortaya çıkmıştır? A) I ve III B) I ve IV D) Il, lll ve IV 1. Ünite : Fizik Bilimine Giriş / Fizik Bilimi ve Bilimsel Bilginin Ortaya Çıkması C) I, ll ve IlI E) I, II, lll ve IV Gökyüzündeki yıldızların ya da gezegenlerin çıplak gözle değil de uygun teleskoplarla incelenmesi, ölçüm yapılacak; uzunluk, kütle, zaman, sıcaklık gibi büyüklükler için teknolojik aletlerin kullanılması, ölçme sonuçlarının duyu organları ile yapılan ölçme sonuçlarına göre daha objektif ve doğru olmasını sağlar. İşte fiziğin doğasında, objektif olan, şüpheden uzak, gerçek ve sağlam verilere yer vardır. Kazanım 9.1.1.2 Bilimsel bilginin ortaya çıkışında ve gelişiminde gözlem, deney, matematik ve rasyonel düşüncenin rolünün farkında olur. Bir olayla ilgili olarak duyu organları yardımı ile bazı araç ve gereçler kullanarak yapılan incelemelere gözlem denir. Birçok fiziksel olay, duyu organlarına yardımcı olan birtakım teknolojik araçlarla gözlenmiştir. Gözlemler ikiye ayrılır. Bunlar nitel ve nicel gözlemlerdir. Bilimsel Bilgi Nitel gözlem Herhangi bir ölçme aracı kullanmadan beş duyu organı kullanılarak yapılan gözlem çeşididir. Bilimsel çalışmalar ve bilimsel bilgiler, bilimsel verilere dayalıdır, belirli yöntemler ve metodlar izlenerek gerçekleştirilir. Bu yöntemlere bilimsel çalışma yöntemi denir. Bilim insanları, inceledikleri olaylarla ilgili yaptıkları nitel ve nicel gözlemlere ve deney sonuçlarına bağlı olarak bazı bilimsel bilgilere(ilke, kanun ve teorilere) ulaşırlar. Fizik ile ilgili bilimsel bilgilere ulaşırken de planlı ve sistemli bir şekilde çalışırlar. Bilimsel çalışmada ilk önce incelenecek problem tespit edilir. Problem belirlendikten sonra problem durumunu açıklayan verileri elde etmek için gözlemler, deneyler, inceleme ve araştırmalar yapılır. Gözlem © Coşku Yayınları Nicel gözlem Duyu organları ile birlikte ölçme araçları da kullanılarak yapılan gözlem çeşididir. Nitel ve nicel gözlemler birbirinin tamamlayıcısıdır, karşıtı değildir. Olaylarda her ikisi de birlikte kullanılabilir. Çünkü gözlemlerdeki ölçmelerde elde edilen veriler kadar gözlemler sırasında olayların nasıl gerçekleştiğinin nitel olarak izlenmesi de öğrenme sürecinde önemli yer tutar. Nitel gözlemler gözlemin daha sonraki aşamalarının nasıl yönlendirilmesi gerektiği konusunda bilgi verir. Çoğu zaman nitel gözlemler sonucunda ölçülmesi gereken büyüklükler belirlenerek nicel gözleme geçilir. Fizik bilimi ile ilgili olayların incelenmesi, gözlem yapmayı, ölçmeyi, analiz ve sentez yapmayı gerektirir. Doğada karşılaştığımız olayların çoğunda, bilimsel bilgilerin üretilmesi, modelleme yapılarak matematiksel işlemlerin gerçekleştirilmesi, bilimsel teorilerden yasalara ulaşılması ve bunların kullanıldığı teknolojik gelişmeler gibi birçok yenilikler, günlük yaşamın ve teknolojinin fizikle iç içe olduğunu gösterir. Örnek 5 Birçok doğa olayında, olayları açıklayabilmek için, düşünme, gözlem yapma, tahminde bulunma, inceleme, araştırma, modelleme, ölçme, analiz etme ve sonuç çıkarma gibi yöntemler kullanılır. Duyu organları ile gözlem yapmak, gözlemler sonucunda toplanabilecek verilerden çıkarılabilecek sonuçların kesinliğini düşünmek, bir takım teknolojik araçlarla ölçüm yapmak, mantıklı bir analiz yapmak fizik biliminin vazgeçilmezleri arasında yer alır. Nicel gözlemi nitel gözlemden ayıran en önemli fark; I. Problem çözümünde etkili olması II. Ölçme aracı kullanılması III. Sayısal sonuç içermesi verilenlerinden hangileridir? A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve II C) Yalnız III E) II ve III 1. Ünite : Fizik Bilimine Giriş / Fizik Bilimi ve Bilimsel Bilginin Ortaya Çıkması 15 Deney Çözüm Deney; bilimsel bir varsayımı, gerçeği ya da yasanın doğruluğunu göstermek amacıyla yapılan uygulamalardır. Nitel gözlem ölçme aracı kullanmadan beş duyu organı ile yapılır. Nicel gözlem ise ölçme aracı kullanılarak yapılır. Nicel gözlemde sonuçlar sayısaldır. Nitel gözlem ise sayısal değer içermez. Dolayısı ile her iki gözlem arasındaki en önemli fark ölçme aracı ve sayısal sonuçtur. Deneyler, olayların bağlantıları üzerinde bilgi edinmek, bilinmeyen bir şeyi bulmak, bilinen bir şeyi test etmek amacıyla yapılır. Deneyde bir bağımlı ve bir bağımsız değişken arasındaki ilişkiler gözlemlenir ve deney bu amacı geçerli olarak yerine getirebilen herhangi bir sürece işaret eder. Cevap E Sıra Sizde - 3 Deney, duruma göre laboratuvarda, duruma göre gerçek hayatta gerçekleştirilebilir. Aşağıdakilerden hangisi nitel gözlemle ilgili doğru açıklamadır? Yapılan kontrollü bir deneyde, bizim değiştirdiğimiz değişkene bağımsız değişken, bu değişken neticesinde de nasıl etkilendiği incelenen değişkene bağımlı değişken denir. Bununla birlikte deneyde hiç değiştirilmeyen değerler vardır ki bunlara da kontrol değişkeni ya da sabit tutulan değişken denir. A) Güvenilir bir gözlemdir. B) Araç yardımı olmadan yapılamaz. C) Sayısal sonuç hakkında bilgi verir. D) Bilimde en çok kullanılan gözlem çeşididir. © Coşku Yayınları E) Olayların ayırıcı özelliğini belirler. Sıra Sizde - 4 Ayşe: Bahçemizdeki erik ağacının boyu 5 m yi geçti. Ahmet: Çorba çok sıcakmış, ağzımı yaktı. Ayla: Bir ayda 2 kg zayıfladım. Ayşe, Ahmet, Ayla’nın konuşmalarına göre, hangileri nicel gözlem yapmış olmalıdır? A) Yalnız Ayşe B) Yalnız Ahmet C) Ayşe ve Ahmet D) Ayşe ve Ayla E) Ahmet ve Ayla Mesela; bir cismin “sıvıya batan hacmi” ile “kaldırma kuvveti” arasındaki ilişkinin araştırıldığı deneyde, bir cismin sıvıya batan hacmi değiştirilerek her defasında kaldırma kuvveti hesaplanır. Bu durumda “batan hacim; bağımsız değişken”, “kaldırma kuvveti; bağımlı değişken”dir. Sıvı cinsi veya sıvı özkütlesi ise sabit tutulan değişkendir. Hipotez Bilim insanları topladıkları verilere bağlı olarak, inceledikleri problemi çözebilmek için önce bir dizi hipotez kurarlar. Hipotez, bilimsel bir problemin verilere dayalı olarak kurulan geçici çözüm yoludur. Hipotezler kurulduktan sonra sürekli olarak test etme sürecine tabi tutulur. Bundan sonra kontrollü deneyler yapılarak hipoteze dayalı tahminlerin ve hipotezin geçerliliği ve doğruluğu araştırılır. Kontrollü deneylerden sonra elde edilen verilerin, kurulan hipotezleri destekleyip desteklemediğine ya da destekliyorsa ne ölçüde desteklediğine karar verilir. Sıra Sizde - 5 Boyu 2 metreden fazla olmalı. Kütlesi tam 75 kilogram. Havanın sıcaklığını termometre 28 °C gösteriyor. Maçın başlamasına 15 dakika kaldı. Pet şişesindeki su soğuk idi şimdi ılık olmuş. Yukarıdaki paragrafta kaç tane nicel gözlem vardır? A) Bir 16 B) İki C) Üç D) Dört E) Beş Deneysel verilerden sonuç çıkarılır. Bir hipotez deneysel olarak destekleniyorsa daha güçlü hipotez olarak kabul görür. Benzer şekilde teorilerde deneysel olarak destekleniyorsa daha güçlü teori olarak kabul edilir. Bilimsel bir problemin çözümü ile ilgili yapılan işlemler ise; “problemi belirleme, problemle ilgili veriler toplama, hipotez kurma, hipoteze dayalı tahmde bulunma, kontrollü deney ve nicel gözlem yapma, deney ve gözlemlerin hipotezi doğrulayıp doğrulamadığını kontrol etme” şeklinde sayılabilir. 1. Ünite : Fizik Bilimine Giriş / Fizik Bilimi ve Bilimsel Bilginin Ortaya Çıkması Fizik Bilimi ve Rasyonel Yaklaşım Örnek 6 Bilgiye sadece düşünce gücüyle ulaşılabileceği yaklaşımına rasyonalizm denir. Rasyonalizm bilginin asıl kaynağının da akıl olduğunu kabul eder. Rasyonalizm akıl yolu kullanılarak tümdengelim yöntemiyle evren hakkındaki cevaplara ulaşılmasının mümkün olacağı düşüncesini savunur. Rasyonalizme göre, kesin olarak nitelendirilebilecek bilgi yalnızca akıl aracılığı ile edinilebilir. Fizik ve metafizik birbirinden ayrılmış iki farklı dal olduğundan işin fizikle ilgili kısmı rasyonel düşünceye uygunluk göstermektedir. Rasyonalizm kesin bilgi kaynağı olarak genellikle matematik bilimini gösterir ve gerçeğe sadece aklın kullandığı matematiksel denklemlerle ulaşılabileceğini söyler. Rasyonel düşüncenin matematiği kabul etmesi de, matematiğin yalnızca insan beyninde yürütülen düşünceler vasıtasıyla yapılabilmesidir. Aşağıdakilerden hangisi bilimsel çalışmalarda doğru sonuca varmak için izlenecek yöntemlerden değildir? “Fizik ve matematik” konusu, ünitenin ikinci bölümünde ayrıca ele alınacaktır. B) Gözlem yaparak veri toplamak. A) Problemi belirlemek C) Kontrollü deneyler yapmak D) Verileri incelemeden hipotez kurmak Delil ve Çıkarım Arasındaki ilişki E) Hipotez kurmak Herhangi bir bilginin doğruluğunu gösteren verilere delil denir. Bu veriler; kanaat verici belge, iz, herhangi bir argüman olabilir. Yapılan testler, deneyler sonucu ulaşılan bulgu ve verilerden hareketle sonuca varmaya çıkarım denir. Çıkarım, bir delilden, düşünce yoluyla başka delile ulaşmadır. Bir ya da daha çok delilden başka bir delil ya da delillere ulaşma da bir “çıkarım”dır. Meşhur toriçelli deneyinde Toriçelli, cıva dolu tüpü ters çevirip ağzını cıva kabı içerisinde açarak boruda belirli, sabit bir seviyede cıva kaldığını gözlemlemiştir. Ters durduğu halde borudan cıvanın dökülmemesi açık hava basıncının varlığına bir delil iken, hesaplanan açık hava basıncı değeri ise bir çıkarımdır. Çözüm © Coşku Yayınları İşin fizik kısmına bakan yönüyle de bilimsel deneylerle ulaşılan bilgiler birer delildir. Bu bağlamda bilimsel bilginin geçerliliğine deliller işaret eder. Ancak yapılabilecek birçok bilimsel hata yani delil olarak ortaya konulmuş argümanlardaki farkedilemez kusurlar, delillerinde bir yere kadar anlam taşıyacağı gerçeğini ortaya koyar. Daha sonra bu delilleri çürütecek yeni delillere rastlanabilir. Bilim adamları problemi tespit ettikten sonra, gözlemler yaparak verileri toplar. Bu verileri inceleyip analiz ettikten sonra hipotez kurar. Kontrollü deneyler yaparak elde ettiği sonuçlara göre önceden yaptığı tahminlerini karşılaştırır. Dolayısı ile hipotezin kurulabilmesi için önce gözlemdeki verilerin incelenmesi gerekir. Bilimsel çalışmada izlenecek yöntem sağlam olmalıdır. Hipotezin de sağlam temellere ve verilere dayalı olması gerekir. Sonuç olarak, veriler incelenmeden hipotez kurmak bilimsel değildir. Cevap D Sıra Sizde - 6 “Katı hâldeki bir maddenin erimesi için ısı enerjisi gereklidir. Eğer madde hâl değiştiriyorsa belirli bir hâl değiştirme ısısı olmalıdır.” Yukarıda verilenler bir konu üzerinde çalışan bilim adamına aittir. Buna göre, bilim adamı bilimsel çalışmanın hangi basamaklarını gerçekleştirmiştir? A) Yalnız hipotez kurmak B) Hipotez kurmak ve tahmin yapmak C) Verileri toplamak D) Kontrollü deneyler yapmak E) Sonuçları teori hâlinde açıklamak 1. Ünite : Fizik Bilimine Giriş / Fizik Bilimi ve Bilimsel Bilginin Ortaya Çıkması 17 Kazanım Pekiştirme - 1 Kazanım Pekiştirme - 2 Aşağıdaki cümlelerde bırakılan boşluklara uygun olan sözcükleri yazınız. Aşağıdaki cümleleri doğru - yanlış olarak değerlendiriniz. 1. Yaşadığımız Dünya’yı ve evreni tanımak için yapılan 1.Bilim adamları olayların neden ve nasıl gerçek- çalışmalara ......................... denir. leştiğini araştırırlar. 2. Evrendeki nesne, olay ve olguları inceleyerek bunlara akılcı açıklamalar getirmeye çalışan ve ulaştığı sonuçları kanunlarla ortaya koyan bilim dalına leri yeni bilgiler yalnızca fizikçileri ilgilendirir. çalışmalar temelde evreni oluşturan 6.Fizik, sorulara mevcut bilgiler ışığında açıkla- ......................... ve ......................... ile bunlar ara- malar getirmeye çalışır, yeni kanunlar bulma- sındaki ilişkileri konu edinir. ya çalışmaz. 5. Fiziğin manyetik alanları ve manyetik kuvvetleri ko- 7.Fizik ile matematik birbirinden tamamen fark- deleri inceler. 8. Fiziğin, atom çekirdeğinde olan olayları inceleyen dalı ......................... fiziktir. 9. Biyoloji ve fiziğin ortak konularını inceleyen bilim dalına ......................... denir. 10.Fizikte, yapılan gözlemler sonucunda elde edilen bulgulara dayanılarak ulaşılan sonuca ................. ................. denir. 11.Fiziksel olayların nicel gözlemleri, ................. gözlemlerinden daha kesin ve objektiftir. 12.Herhangi bir ölçme aleti kullanılmadan yalnız duyu organları ile yapılan gözleme ......................... gözlem denir. 13.Duyu organları ile birlikte ölçme aletleri de kullanılarak yapılan gözleme ..................... gözlem denir. 14.3G teknolojisi telefon ve uydu aracılığı ile geniş bantta yapılan veri alma ya da gönderme sistemidir. Bu teknolojinin gelişmesi ..................... ................... ile açıklanabilir. 18 © Coşku Yayınları nu edinen dalına ......................... denir. 7. ......................... fiziği, kristal özelliğe sahip olan mad- Katıhâl fiziği elektroniğin teorisini oluşturur. 5.Fizikçilerin çalışmaları sonucunda elde ettik- oluşturur. rini inceler. 3. tek bilim dalıdır. 3. Soru sormak ......................... çalışmanın temelini 6. Atom fiziği ......................... birbirleri ile olan ilişkile- Atom fiziği, atom çekirdeğini inceler. 4.Fizik evrendeki olayları anlamaya yardımcı olan ......................... denir. 4. Fizikteki 2. lı bilim dalları olduğundan matematiksel bağıntıların fizikte kullanılması mümkün değildir. 8.Fizikle ilgili bilgiler başka meslek dallarında da başarılı olmaya katkı sağlar. 9.Fizik, kişisel tercih gerektiren subjektif konularla ilgilenmez. 10.Nicel gözlemde, yapılan ölçmeler sonucunda sayısal veriler elde edilir. 11.Bilimsel çalışmalar bazı yöntemler izlenerek gerçekleştirilir. 12.Fizikçiler sürekli olarak sınamaya açık bir yöntemle çalışırlar. 13.Bilimsel çalışmaları diğer çalışmalardan ayıran en önemli fark verilere dayanıyor olmasıdır. 14.3G teknolojisi yalnız görüntülü konuşma teknolojisidir. 15.Çevremizdeki canlı cansız tüm varlıklar fizik kanunlarına uygun olarak hareket eder. 16.Bilimin gelişmesinde ve bilgi artışında en fazla fizik biliminin etkisi vardır. 17.Lazer teknolojisi ve nanoteknoloji, fizik bilimi sayesinde gelişmiştir. 1. Ünite : Fizik Bilimine Giriş / Fizik Bilimi ve Bilimsel Bilginin Ortaya Çıkması Kazanım Değerlendirme Testi - 1 1. 4. Fiziğin uğraş alanları arasında, Canlý varlýkmarýn yapýsý I. Yıldızlar ve galaksiler Maddenin yapýsal özellikleri II. Işığın yapısı III. Yer kabuğunun oluşumu B) Yalnız II D) I ve II E) I, II ve III Aşağıdakilerden hangisi fizik biliminden yararlanmaz? A) Matematik B) Kimya D) Astronomi C) Jeoloji E) Tıp Aşağıdaki gösterimlerden hangisi günlük yaşamda teknolojinin gelişiminin göstergesi olabilecek örneklerinden biri olarak kullanılamaz? © Coşku Yayınları 3. Biyoloji Yukarıda verilen açıklamaların ilgili bilim ile olan eşleştirilmesi aşağıdakilerden hagisinde doğru verilmiştir? C) Yalnız III 3. Kimya Madde üzerinde gerçekleþen olaylar verilenlerden hangileri vardır? A) Yalnız I Fizik 5. I. Fizikle ilgili çalışmalar, tarihi gelişim süresince mekanik, elektrik, manteyizma, optik, termodinamik gibi alanlara ayrılmıştır. II. 1900 lü yılların başından itibaren atom fiziği, nükleer fizik ve katı hâl fiziği alanlarında çalışmalar başlamıştır. III. Fiziğin elektrik alanı, maddenin yapısındaki elektron ve protonların sahip olduğu elektrik yükleri ile bunların neden olduğu elektriksel alan ve elektriksel kuvvetleri konu edinir. Fiziğin alt alanlarıyla ilgili yukarıdaki ifadelerden hangileri doğrudur? A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve III C) I ve II E) I, II ve III 6. • Isı • Işık • Ses • Elektrik • Optik Yukarıda verilenlerden kaç tanesi fizik biliminin konusudur? A) 5 B) 4 C) 3 D) 2 1. Ünite : Fizik Bilimine Giriş / Fizik Bilimi ve Bilimsel Bilginin Ortaya Çıkması E) 1 19 Kazanım Değerlendirme Testi - 1 7. 10. Fiziğin günlük yaşamdaki uygulamalarına ör- I. Gelgit olayı nek olarak, II. Haberleşme sistemleri III. Güneş ve Ay tutulması I. Gemilerin denizde yüzmesi IV. Deprem olayı II. Hidroelektrik santrallerinden elektrik elde edilmesi V. Yanardağ patlaması III. Ayın Dünya etrafında dönmesi Yukarıdakilerin kaç tanesinde fizik biliminin ortaya koyduğu kanun ve yasalar ışığında açıklama yapılır? IV. Göz kusurlarından kurtulmak için lazer kullanılması V. Evlerde birçok elektrikli araç kullanılması A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5 verilenlerinden kaç tanesi gösterilebilir? A) 1 8. Günümüzde, Dünyadan çok uzaklardaki yıldız ve galaksiler hakkında çok daha fazla bilgiye sahibiz. Uzaya gönderilen uzay araþtýrma araçlarý Iþýk hakkýndaki bilgimizin artmasý B) Yalnız II D) II ve III E) 5 verilenlerden hangileri etkili olmuştur? A) Yalnız I D) 4 © Coşku Yayınları Teleskop teknolojisinin geliþmesi C) 3 11. Aşağıdakilerden hangisi bir fizikçi değildir? Bu gelişmelerde, B) 2 C) I ve II E) I, II ve III 12. Yaşadığımız Dünya’yı ve evreni tanımak için yapı9. Bilimsel çalışma yönteminde uygun bir hipotez kurmak çok önemlidir. Buna göre, hipotez için; Yukarıdaki paragrafta boş bırakılan yerlere aşağıdakilerden hangileri gelmeledir? I. Probleme geçici çözüm yolu sağlar. II. Kontrollü deney yapmamızı sağlar. I II III. Gerekli verilerle sonuca gitmemize yardımcı olur. A) bilim bilimsel verilenlerden hangileri doğrudur? B) fizik bilimsel C) bilim fiziki A) Yalnız I 20 lan çalışmalar, kısaca ......I....... olarak tanımlanabilir. İnsanoğlunun bu arayışı ..........II....... çalışmaların temelini oluşturmuştur. D) II ve III B) Yalnız II E) I, II ve III C) I ve II D) araştırma bilimsel E) araştırma fiziki 1. Ünite : Fizik Bilimine Giriş / Fizik Bilimi ve Bilimsel Bilginin Ortaya Çıkması Kazanım Değerlendirme Testi - 1 13. 16. l. Fiziğin alt alanları gelişerek bugünkü şeklini almıştır. ll. Fiziğin yeni bir alt alanının oluşması için uluslararası fizik adamlarının onayı gerekir. lll. Bir konu, fiziğin birden çok alt alanını ilgilendirebilir. Yukarıdakilerden hangileri fiziğin alt alanları ile ilgili yanlış bilgi içerir? A) Yalnız I 14. B) Yalnız II D) I ve II Yukarıda verilenlerin hangilerinde fizik biliminden yararlanılır? C) Yalnız III B) Yalnız II A) Yalnız I E) II ve III D) I ve III C) Yalnız III E) I, II ve III I. Kapı açılıp kapatılırken II. Musluğu açıp elimizi yıkarken III. Saçımızı tararken 17. Burnumuz termodinamik yasalarını uygular, kalbi- IV. Çayı karıştırırken miz elektrik ve mekanik yasalarını uygular, beynimiz elektrik yasalarını uygular, elimiz termodinamik ve mekanik yasalarını uygular, gözlerimiz optik yasalarını uygular. Yukarıda verilenlerin kaç tanesinde fizik yasaları uygulanır? A) Bir B) İki C) Üç D) Dört E) Beş © Coşku Yayınları V. Odadaki eşyaları düzenlerken Yukarıdaki paragrafa en uygun başlık aşağıdakilerden hangisidir? A) Vücudumuz ve Tıp B) Organlarımız ve Fizik C) Fizik ve Alt Alanları D) Fizik ve Teknoloji E) Fizik ve Kimya 15. 2006 senesinin en çok sorulan sorusu “telefonumun şarjı bitmiş, şarj cihazın var mı?” iken, 2009 senesinde bu soruyla birlikte, bu soruya mukabil en çok sorulan soru ise “ince uçlu mu kalın uçlu mu?” sorusu olmuştur. 18. Fiziğin birçok bilim dalı ile ortak çalışma alanı vardır. Yukarıdaki espri aşağıdaki hangi gerçeği yansıtmaktadır? Buna göre, I. Nükleer enerji A) Teknolojik değişimi II. Metafizik B) İnsanların paylaşımcı yanını III. Biyofizik C) İnsanoğlunun alternatif enerji kaynaklarına olan ihtiyacını verilenlerinden hangileri fiziğin diğer bilimlerle olan ortak alanıdır? D) Güneş enerjisi ile çalışan cep telefonlarının yapılamayacağını A) Yalnız I E) Cep telefonun hayatın vazgeçilmezlerinden biri olduğunu 1-E 2-A 3-D 4-B 5-E 6-A 7-E 8-E 9-A 10-D 11-C B) Yalnız II D) I ve III 12-A 13-B 14-E C) I ve II E) II ve III 15-A 16-E 17-B 1. Ünite : Fizik Bilimine Giriş / Fizik Bilimi ve Bilimsel Bilginin Ortaya Çıkması 18-D 21 Kazanım Değerlendirme Testi - 2 1. 5. Bilimsel çalışmanın basamaklarından olan problem tespiti için, I. Doğru, açık anlaşılır olarak sorulur. II. Karmaşıksa basite indirgenir. III. Uzunsa, anlamlı bölümlere ayrılır. IV. Her bölüm ayrı bir problemmiş gibi çözülerek sonuçları birleştirilir. B) Yalnız II D) II ve III 2. A) Yalnız I C) I ve IV E) I, II, III ve IV 6. l. Deneysel sonuçlara uyabilir. 3. III. Modern fiziğin konusudur. C) Yalnız III E) l, II ve III I. Kontrollü şartlar altında araç ve gereç kullanılarak yapılan işlem ve gözleme, deney denir. II. Beş duyu organımızı, bazı araç ve gereçler kullanarak yaptığımız incelemeye gözlem denir. yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I 7. D) II ve III D) I ve II C) Yalnız IlI E) I ve III Aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır? B) Fizik, maddi evreni yöneten, şekillendiren yasaları inceler. Yukarıda verilenlerden hangileri doğrudur? B) Yalnız II B) Yalnız II A) Fizik, maddi evrenin her türlü olayını nedenleriyle inceler. III. Kütle, uzunluk, elektrik akımı; fizikteki temel büyüklüklerdendir. A) Yalnız I • Dinamik II. Klasik fiziğin konusudur. © Coşku Yayınları D) I ve II E) II ve III I. Fiziğin alt alanlarıdır. Hipotez ile ilgili yukarıdakilerden hangileri doğrudur? D) I ve III C) Yalnız III Yukarıda verilenlerle ilgili, lll. Gözlem sonucu oluşabilir. B) Yalnız II B) Yalnız II • Elektrik ll. Vazgeçilebilir. A) Yalnız I Yukarıda verilenlerden hangileri doğa olayı değildir? verilenlerinden hangileri doğrudur? A) Yalnız I C) Yaşadığımız Dünya’yı, hatta evreni etkileyen yasalar, fizik yasalarıdır. C) I ve II D) Fizikçiler “nasıl” sorusıyla asla ilgilenmez. E) I, II ve III E) Fizik bilimiyle uğrasan insanlara fizikçi denir. 4. I. Teoloji 8. II. Metafizik l. Ölçü aletleriyle yapılan gözlemlerdir. III. Korku ll. Kesinlik ifade etmezler. IV. Ruhlar Fizik yukarıda verilenlerin hangileriyle uğraşmaz? A) III ve IV 22 Nicel gözlemle ilgili, B) I, II ve III D) I, III ve IV C) I, II ve IV E) I, II, III ve IV lll. Hata payı sıfırdır. yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız l B) Yalnız ll D) l ve ll 1. Ünite : Fizik Bilimine Giriş / Fizik Bilimi ve Bilimsel Bilginin Ortaya Çıkması C) Yalnız lll E) l ve lll Kazanım Değerlendirme Testi - 2 9. 12. Madde ve .............. arasındaki etkileşimi inceleyen, Aşağıda bazı gözlem sonuçları verilmiştir. doğada gerçekleşen ........... ilgili .............. açıklamalar üretmeye çalışan .................. bilim dalına fizik denir. • Buz, 10 °C sıcaklıkta erir. • Şehirdeki saat kulesinin yüksekliği 18 m dir. • Üzerinden buhar çıkan çay sıcaktır. Yukarıdaki paragraftaki boşluklar anlam bütünlüğü sağlanacak biçimde aşağıdaki kavramlarla doldurulduğunda hangisi boşta kalır? • Otoyolda hareket eden aracın hızı 120 km/h dir. • İki lambanın yandığı Ali’nin odası, bir lambanın yandığı Ayşe’nin odasından daha aydınlıktır. A) 1 10. • B) 2 C) 3 D) 4 D) enerji • Tenceredeki yemeğin sıcaklığını termometre ile ölçen Ayşe, sıcaklığın 40 °C olduğunu söylüyor. © Coşku Yayınları Yukarıda belirtilenlere göre, I. Ahmet, nitel gözlem yapmıştır. II. Arif, tahminde bulunmuştur. III. Ayşe, nicel gözlem yapmıştır. D) I ve III Yukarıdaki etkinlikte “Hangisi, fizik biliminin ilke ve yasalarından yararlanır?” sorusunun cevabına göre ilerleniyor. Hata yapmadan ilerlendiğine göre hangi kapıya çıkılır? yargılarından hangileri doğrudur? E) mantıklı 13. • Arif, tenceredeki yemeğin sıcaklığının 40 °C ile 45 °C arasında olabileceğini söylüyor. B) Yalnız II C) deneysel E) 5 Eliyle tencereye dokunan Ahmet, tencerenin sıcak olduğunu söylüyor. A) Yalnız I B) uygulamalı A) olaylarla Buna göre, bu gözlemlerden kaç tanesi ölçü aletleriyle yapılmış olmalıdır? C) I ve II A) Ekonomi E) I, II ve III B) Meteoroloji D) Biyoloji C) Siyaset E) Metafizik 11. Aşağıdaki cevaplardan hangisi “neden ve niçin fizik öğrenmeliyiz.” sorusunun cevaplarından olamaz? 14. Termodinamikteki yenilikler, motorlu taşımanın, mekanikteki yenilikler inşaat sektörü ve bir çok alanda gelişmeye neden olmuştur. A) Teknolojinin gelişmesinde fizik disiplinlerinin önemi gittikçe artmaktadır. Yukarıda verilen ifadeye göre; B) Toplumda, özellikle de arkadaş çevresinde önemli bir prestij kazandırır. I. Fizik ve teknoloji iç içedir. II. Fizik biliminin bir çok meslek grubuyla irtibatı vardır. C) Toplum bireyleri bu sayede yeniliklere kolayca uyum sağlar, yeniliklere önderlik edebilir. III. Fizik biliminin bir çok bilimle irtibatı vardır. D) Hayatın hemen hemen her kesitinde karşılaştırılan ve gözlemlenen birçok durum fizik ile ilgilidir. sonuçlarından hangileri çıkartılabilir? A) Yalnız I E) Hayatta karşılaşılan olayların fizikle ilgisinin kavranması teknolojiye olan ilgili artırır. 1-E 2-E 3-E 4-E 5-B 6-D 7-D 8-A 9-C 10-E 11-B B) Yalnız II D) I ve III 12-C 13-D C) I ve II E) I, II ve III 14-E 1. Ünite : Fizik Bilimine Giriş / Fizik Bilimi ve Bilimsel Bilginin Ortaya Çıkması 23 BÖLÜM 2 FİZİKTE MODELLEME & ÖLÇÜM ve BİRİM SİSTEMİ Kazanım 9.1.1.3 Fizik olaylarını açıklarken bazı durumlarda matematik ve modellemelerin kullanılmasının gerekliliğini fark eder. Fizikte Modelleme ve Matematiğin Yeri Modelleme, gerçeğe benzer görüntülerin yapılması, senaryoların düzenlenmesi, gerçek bir olaya benzetilerek yapılan kopyaların, zihinde tasarlanan olay ve olguların gerçek yaşamda canlandırılmasıdır. © Coşku Yayınları Fizikte model oluşturmak demek, herhangi bir olay, olgu ya da hipotezin test edilebilmesini sağlamak demektir. Her bilim dalında olduğu gibi fizikte de bir konu ile ilgili oluşturulan model, gerçek olayı anlamaya yardımcı olur. Atom çekirdeğinin ve elektronlarının gösterildiği resim ya da maketler fiziksel birer modeldir. Dünya’nın manyetik alan çizgilerinin gösterimi fiziksel bir modeldir. Mıknatısın manyetik alan çizgilerinin gösterimi fiziksel bir modeldir. Elelktrik alan çizgilerinin gösterimi fiziksel bir modeldir. Matematik, Fiziğin Dilidir. Fizik ile ilgili konuların açıklanmasında matematiğin kolaylaştırıcı rolü vardır. Matematik kullanılarak fiziksel olaylar daha basit bir şekilde tanımlanabilir. Şekilde Güneş ve Ay tutulmasını anlamamızı kolaylaştıran bir model görülmektedir Modelleme; görseldir, zaman sınırlamaz, ekonomiktir, güvenilirdir, kontrol edilebilir, hızı ayarlanabilir, test aracıdır, tekrarlanabilir, düşündürür, zaman kazandırır. Fizikte bir atomun iç yapısı ile ilgili ortaya konan model, kimya bilimindeki kimyasal değişme konularının daha iyi tanımlanmasına yardımcı olmaktadır. Atom modelleri, Dünya’nın manyetik alanı, mıknatısın manyetik alanı, elektromanyetik dalgalar, elektrik alan çizgileri vb. modeller, fiziğin daha iyi anlaşılmasını sağlar. Bilim adamları çalışmaları ile ilgili değişik modeller hazırlayarak çalışmalarını daha somut hâle getirirler. 24 Fiziksel bir modelde yapılan test sonuçlarının bir anlam ifade edebilmesi için, verilerin analiz edilmesi, tablo çıkarılarak grafik oluşturulması, matematiksel bağıntılar çıkarılması ve bağıntıya uyarlanması gerekir. 1. Ünite : Fizik Bilimine Giriş / Fizikte Modelleme & Ölçüm ve Birim Sistemi Fizikte kullanılan formüller de bir model olarak kabul edilir. Çözüm Fiziksel bir model öncelikle fiziği içermelidir. Fiziğin konusu ya da alt dallarından birisi olmalıdır. Atomun yapısı ile ilgili olan I deki resim atomun çekirdek ve etrafında dönen elektronlardan oluştuğunu gösteren resim ya da makettir. Dolayısı ile modeldir. Herhangi bir fiziksel niceliği ele alalım. Mesela üzerinden elektrik akımı geçen iletken telin uçları arasındaki potansiyel farkın, akımla değiştiğini biliyoruz. Bunun için bağımlı ve bağımsız değişkenler oluşturularak elde edilen değerle bir grafiğe aktarılabilir ve bir bağıntı türetilebilir. Bu şekilde elde edilen bağıntı ya da formül; fizik için bir model olmuş olur. Dünyanın manyetik alana sahip olduğunu gösteren II deki resim fiziğin alt dallarından manyetizmanın içine girer. İletkenin direnci R, iletkenden geçen akım i, iletkenin uçları arasındaki potansiyel fark V olmak üzere; V = i. R III te verilen grafik, verilere dayalı olarak hazırlanan bir modeli gösterir. Matematiksel bir model olabileceği gibi fiziksel bir büyüklüğü de gösteren model olabilir. dir. Cevap E Fizikte buna benzer yüzlerce formül vardır. Bundan hareketle matematik ile fizik arasındaki ilişkiyle ilgili çıkarımda bulunulabilir. O da fiziğin bir olayı açıklamada çeşitli matematiksel bağıntılar kullandığı sonucudur. Bundan dolayı matematik, fiziğin dilidir denir. Fizikle ilgili konuların açıklanmasında matematiğin kolaylaştırıcı rolü vardır. Matematiksel bağıntılarla desteklenen fiziksel bir takım olaylara, tanım kolaylığı da gelmiştir. © Coşku Yayınları Sıra Sizde - 7 Örnek 7 Yukarıdakilerden hangileri günlük yaşamda kullanılan modellere örnek olarak verilebilir? B) Yalnız II A) Yalnız I D) I ve III C) Yalnız III E) I, II ve III Sıra Sizde - 8 Şekillerde verilenlerden hangileri fiziksel bir model olabilir? l. Bina maketi ll. Fizikteki “sıcaklık - verilen ısı” grafiği lll. Fizikteki “İş = kuvvet x yol” bağıntısı Yukarıdakilerden hangileri birer model olarak değerlendirilebilir? A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve III C) I ve II E) I, II ve III A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve III C) Yalnız III E) I, II ve III 1. Ünite : Fizik Bilimine Giriş / Fizikte Modelleme & Ölçüm ve Birim Sistemi 25 ölçülen birim cinsinden belirtilir. Bundan dolayı kilogram temel bir büyüklüktür. Kazanım Maddelerin kütlesi ölçülürken çok değişik özelliklerde teraziler kullanılır. En basit terazi labarotuvarda kullanılan eşit kollu terazidir. Dijital teraziler, banyolarda kullanılan elektronik teraziler, kuyumcu terazileri genellikle elektrikle çalışır. 9.1.1.4 Ölçüm yapmanın ve birim sisteminin kullanılma gerekliliğini açıklar. FİZİKTE ÖLÇMENİN ÖNEMİ Kütle ölçümü ayrıca ileriki ünitede ele alınacaktır. Fiziksel büyüklüklerin tam olarak tanımlanabilmesi için nitel ve nicel gözlemleri de içeren ölçümlerin yapılması gerekir. Bundan dolayı fizik biliminde olaylar açıklanırken ölçme önemli yer tutar. Ölçümün anlam ifade edebilmesi için ölçüm sonuçları bir birimle verilir. Uzunluğun Ölçülmesi Değişik büyüklükteki nesnelerin boyutlarının ölçülmesi, nesnelerin tanımlanmasına, elde edilen bilgilerin gerekli yerlerde kullanılmasına yardımcı olur. Fizikle ilgili bir büyüklüğün ölçülebilmesi için kendi cinsinden ve “birim” adı verilen diğer bir ölçü ile karşılaştırılması gerekir. Nesnelerin çeşidine, özelliklerine göre farklı tür uzunluk ölçü araçlar kullanılır. Metre, mezura, cetvel bunlardan bazılarıdır. Bazı Fiziksel Büyüklükler ve Uluslararası Birim Sistemi (SI) Uluslararası birim sisteminde (SΙ) kullanılan uzunluk birimi metre (m) dir. Fizik bilimi ile ilgili bilimsel bilgilerin tanımlanmasında, uzunluk, kütle, zaman, elektrik akımı, sıcaklık, madde miktarı, ışık şiddeti vb. daha birçok fiziksel büyüklük kullanılır. Fizikte, kendi başına anlam ifade eden büyüklüklere temel büyüklükler, başka büyüklükler yardımı ile ifade edilebilen büyüklüklere de türetilmiş büyüklükler denir. Fiziksel temel büyüklükler şunlardır; kütle, uzunluk, zaman, sıcaklık, akım şiddeti, madde miktarı, ışık şiddetidir. Kütlenin Ölçülmesi Kütle terazi ile ölçülür. Ölçüm sonucu SI birim sisteminde kilogram (kg) ile ifade edilir. Birim tanımlanırken herhangi bir matematiksel dönüşüm yapılmadan sonuç doğrudan Zamanın Ölçülmesi © Coşku Yayınları Günlük hayatımızda fizikle ilgili olayları açıklarken, kütle, uzunluk, zaman, kuvvet ve hız gibi büyüklükler yanında akım şiddeti, sıcaklık ve ışık şiddeti gibi büyüklükleri de kullanırız. Bu büyüklüklerin bazıları tek başına anlam ifade ederken bazıları da diğer büyüklüklere bağlı olarak bir anlam ifade eder. Zamanın ölçümü çok eski yıllardan beri insanlar için önemli olmuştur. Önceleri insanlar, zamanı belirlemek için belirli zaman aralıklarında tekrarlanan doğa olaylarını dikkate almışlardır. Daha sonra Güneş ve kum saatleri kullanmışlardır. Günümüzde zamanı ölçmek için saat kullanılmaktadır. Hassas ölçümler yapmak için kronometre adı verilen zaman sayaçları geliştirilmiştir. Uluslararası birim sisteminde (SΙ) kullanılan zaman birimi saniye (s) dir. Sıcaklığın Ölçülmesi Havanın, insan vücudunun, doğadaki maddelerin sıcaklıklarının ölçülmesi yaşadığımız ortamın şartlarının tespit edilmesinde, elde edilen verilerin birçok alanda kullanılmasında önemli katkılar sağlar. Sıcaklık, termometre ile ölçülür. Farklı tür ve farklı birim sistemi kullanılan termometreler vardır. SΙ birim sisteminde sıcaklık birimi kelvin (K) dir. Sıcaklık fizikte T ile sembolize edilir. 26 1. Ünite : Fizik Bilimine Giriş / Fizikte Modelleme & Ölçüm ve Birim Sistemi Akım Şiddetinin Ölçülmesi Örnek 8 Elektrikle çalışan bir çok cihaz elektriksel anlamda iş yaparak hayatımızı kolaylaştırır. Evlerde ve iş yerlerinde kullanılan bu cihazların üzerinde gerekli teknik bilgiler mevcuttur. Bu teknik bilgilerden bir tanesi de cihazı çalıştıracak akımın türü ve şiddetidir. Akım şiddeti ampermetre ile ölçülür. Aşağıdakilerden hangisi fiziksel büyüklüklerden değildir? A) Akım şiddeti B) Uzunluk D) Kesir ölçek C) Sıcaklık E) Zaman Çözüm Uluslararası birim sisteminde (SΙ) kullanılan akım şiddeti birimi amper (A) dir. Fiziğin konusu kapsamındaki büyüklükler, akım şiddeti, uzunluk, sıcaklık ve zaman gibi büyüklüklerdir. D şıkkında verilen coğrafya ile ilgili bir kavramdır. Fizikle ilgisi yoktur. Cevap D Örnek 9 ­ Aşağıdaki hangisi fiziksel bir büyüklüğün birimi değildir? © Coşku Yayınları B) Saniye A) Kilogram D) Amper C) Molarite E) Derecesantigrat Çözüm Şıklar incelendiğinde, A şıkkındaki birim, kütle birimidir. Kütle fiziksel bir büyüklüktür. B şıkkındaki birim, zaman birimidir. Zaman fiziksel bir büyüklüktür. D şıkkındaki birim, akım şiddetinin birimidir. Akım şiddeti fiziksel bir büyüklüktür. E şıkkındaki birim sıcaklık ölçü birimidir. Sıcaklık fiziksel bir büyüklüktür. C şıkkında verilen, kimyada geçen bir niceliktir. Cevap C Sıra Sizde - 9 ­ ­­ I. Kütle II. Sıcaklık III. Ses şiddeti IV. Uzunluk V. Ağırlık Yukarıdakilerden kaç tanesi fizikte ölçülen büyüklüklerdendir? A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 1. Ünite : Fizik Bilimine Giriş / Fizikte Modelleme & Ölçüm ve Birim Sistemi E) 5 27 Sıra Sizde - 10 Örnek 10 • Kütle ; • Zaman ; • Sıcaklık Yukarıdaki niceliklerle ilgili; I. Sembolleri birbirinden farklıdır. II. Fizikte hiç kullanılmayan büyüklüklerdendir. Yukarıdaki tabloda fizikteki dört büyüklük verilmiştir. III. Skaler büyüklüklerdir. Aşağıdaki birim kısaltmalarından hangisi bu büyüklüklerden herhangi birine ait değildir? A) kg B) K C) m D) A IV. Vektörel büyüklüklerdir. yargılarından hangileri doğrudur? E) s Çözüm Kütle, zaman, sıcaklık, akım şiddeti, uzunluk, ışık şiddeti gibi fiziksel büyüklükler belirli sembollerle gösterilir. Dolayısıyla I. yargı doğrudur. Fiziksel Büyüklüklerin Sınıflandırılması Verilen büyüklükler ölçülebilen ve yönü olmayan büyüklüklerdir. Yani skaler büyüklüklerdir. Dolayısıyla III. yargı doğrudur. Fiziksel bir olayda ölçülebilen her şeye fiziksel büyüklük denir. Fizikteki birçok büyüklüğün tanımlanabilmesi için büyüklüklerle ilgili başka özelliklerin bilinmesine ihtiyaç vardır. Ölçülebilir, gözlem ve deneylerle doğrulanabilir olması bunlardan bazılarıdır. Bazı büyüklükler sadece sayı ve birim kullanılarak açık bir biçimde tanımlanabilirken, bazılarının tanımlanabilmesi için sayı ve birime ilave olarak yön ve doğrultularının da bilinmesine ihtiyaç vardır. © Coşku Yayınları Fizik biliminde skaler ve vektörel olmak üzere iki çeşit büyüklük vardır. Dolayısıyla l. ve lll. yargılar doğru, ll. ve lV. yargılar yanlıştır. Birim ve sayı kullanılarak tanımlanabilen büyüklüklere skaler büyüklük denir. Birim ve sayıya ilave olarak bir doğrultu ve yöne sahip olan büyüklüklere vektörel büyüklük denir. Sıra Sizde - 11 Aşağıdakilerden hangisi vektörel büyüklüktür? A) Kütle Fizikte; hız, ivme, konum, yer değiştirme, kuvvet, ağırlık, momentum vb. büyüklükler vektörel büyüklüklerdir. 28 D) Hacim C) Özkütle E) Sıcaklık Sıra Sizde - 12 Fizikte; zaman, sıcaklık, uzunluk, kütle, enerji, hacim, güç, özkütle, sürat, akım şiddeti vb. büyüklükler skaler büyüklüklerdir. B) Kuvvet Aşağıdaki birimlerden hangisi fizikteki en az iki büyüklüğün birimini içermektedir? A) °C B) joule D) saat 1. Ünite : Fizik Bilimine Giriş / Fizikte Modelleme & Ölçüm ve Birim Sistemi C) metre E) kilogram Kazanım Pekiştirme - 3 Kazanım Pekiştirme - 4 Aşağıdaki cümleleri doğru - yanlış olarak değerlendiriniz. Aşağıdaki cümlelerde bırakılan boşluklara uygun olan sözcükleri yazınız. 1. .................... birim sistemi ölçme sonuçlarının her 1.Temel büyüklükler skalerdir. zaman aynı şekilde anlaşılmasını sağlar. 2.SI birim sisteminde uzunluk ölçüsü birimi san- 2. Elektrik akım şiddetini ölçmek için kullanılan ölçüm timetredir. aracına ......................... denir. 3.Elektrik akım şiddetinin birimi amperdir. 3. Sayısal büyüklüğü ve birimiyle birlikte yönünün de 4.Zaman skaler bir büyüklük, hız ise vektörel bir belirtilmesiyle tam olarak ifade edilebilen büyüklüklere .................... büyüklükler denir. 5.Fizikte de modelleme, nadiren başvurulan bir yöntemdir. 6.Fizikte model oluşturma; herhangi bir olay, olgu ya da hipotezin test edilme yoludur. 7.Fizikteki modeller yalnızca gerçek olay ve olgularla ilgili olabilir. 8.Fizikte iyi bir model oluşturmanın yolu araştırma yapmaktan çok hayal kurmaya bağlıdır. 9.Matematiksiz fizik dilsiz bir insana benzer. © Coşku Yayınları büyüklüktür. 4. Gerçek bir olay ya da olguya benzetilerek yapılan kopyalara ......................... denir. 5. Modellemelerde ......................... kontrol edilebildi- ği için çok hızlı ya da çok yavaş gerçekleşen olaylar insanların algılama sürelerine uygun hâle getirilebilir. 6. Dokunulup görülebilen modellere ....................... model denir. 7. Olay ve olgularla ilgili düşünürlerin görüşlerini içeren modellere ......................... modelleri denir. 8. ......................... fiziğin dilidir 9. Gerçek bir olay ile ilgili araştırma yapılırken, bu olaKazanım Pekiştirme - 5 / Bulmaca ya benzer başka bir olay kurgulanarak üzerinde çalışma yapılıp, gerçek olay ile ilgili çıkarımlar yapmaya ......................... denir. 10.Fizik olaylarını açıklamak gerektiğinde ................ yapılır ve ................... dilinden istifade edilir. 11.Güneş ve ay tutulmasını göstermek için yapılan tasarım bir ........................ dir. 1. İnceleme, araştırma, bakma eylemi 2. Ölçme aracı ile yapılan gözlem 3. Şerit metre ile kapının boyutlarını bulma işlemi 4. Duyu organları ile yapılan gözlem 5. Akım ölçme aracı 6. Sıcaklık ölçme aracı 7. Gerçek sonuç ile bulunan sonuç arasındaki fark 8. Verilere dayalı geçici çözüm yolu 9. Bağımlı ya da bağımsız değişkenlere göre test etme süreci 10. Kanun, gerçek bilgi 11. Öngörülerle doğru çıkan hipotez, kavram 1. Ünite : Fizik Bilimine Giriş / Fizikte Modelleme & Ölçüm ve Birim Sistemi 29 Kazanım Değerlendirme Testi - 3 1. 4. • Zaman • Sıcaklık • Kütle Yukarıdaki niceliklerle ilgili; I. Skaler büyüklüklerdendir. II. Fiziksel büyüklüklerdendir. III. Vektörel büyüklüklerdendir. yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve II C) Yalnız III E) I ve III Yukarıda resimleri verilen ölçü aletlerinden kaç tanesi fizikteki bir büyüklüğü ölçer? A) Bir I. Uzunluk s II. Zaman mol III. Sýcaklýk cd IV. Madde miktarý m V. Iþýk þiddeti °C 5. Fizikteki bazı temel büyüklüklerin birimleriyle arasında yapılan eşleştirme etkinliğinde kaç eşleştirme doğru olarak verilmiştir? A) Bir B) İki C) Üç D) Dört C) Üç D) Dört E) Beş I. Araba maketi II. Türkiye haritası III. F = m ⋅ a bağıntısı © Coşku Yayınları 2. B) İki Yukarıdakilerden hangileri günlük yaşamda kullanılan modellere örnek olarak verilebilir? A) Yalnız I E) Beş B) Yalnız II D) I ve III C) Yalnız III E) I, II ve III 6. 3. Yukarıdakilerden hangileri fizikteki modelleme kapsamı içerisinde değerlendirilebilir? Yukarıda verilenlerin hangilerinde vektörel bir büyüklük bulunmaktadır? A) Yalnız l A) Yalnız l 30 D) l ve lIl B) Yalnız ll E) l, ll ve lll C) l ve ll 1. Ünite : Fizik Bilimine Giriş / Fizikte Modelleme & Ölçüm ve Birim Sistemi B) Yalnız ll D) l ve llI E) ll ve lll C) l ve ll Kazanım Değerlendirme Testi - 3 7. 11. Ülkemizin bölge bölge enerji kaynaklarını Tür- Aşağıdakilerden hangisi fiziksel büyüklüklerden biri değildir? B) Barış A) Direnç D) Kütle kiye coğrafi haritası kullanarak raptiye ile işaretleyen sınıf öğretmeninin yaptığı, C) Enerji I. Fiziksel bir modeldir. E) Zaman II. Matematiksel bir modeldir. III. Düşünce modelidir. yukarıda verilenlerin hangileridir? 8. A) Yalnız I Aşağıdakilerden hangisi fizikteki vektörel büyüklüklerden biridir? A) Uzunluk B) Sıcaklık D) Kuvvet B) Yalnız II C) Yalnız III D) I ve II E) I ve III C) Kütle E) Zaman 12. Aşağıda verilenlerden hangisi kütle ölçü birimidir? B) Metre A) Saniye 9. C) Kilogram D) Kelvin E) Amper • Kuvvet • Hacim • Sürat A) Üçü de, vektörel büyüklüktür. B) Birisi vektörel büyüklüktür. C) Üçünün de sembolleri farklıdır. D) İkisi skaler büyüklüktür. 13. © Coşku Yayınları Yukarıda verilen fiziksel nicelikler için aşağıdakilerden hangisi söylenemez? A) Yalnız I 14. Yukarıda verilenlerin hangilerinde ölçüm aracı gerekir? E) Üçünün de birimleri farklıdır. 10. B) Yalnız II D) I ve III C) I ve II E) I, II ve III Yukarıda verilen ölçüm araçları ile ilgili olarak; I. Temel bir büyüklüğü ölçerler. II. Skaler bir büyüklüğü ölçerler. III. Vektörel bir büyüklüğü ölçerler. Yukarıdakilerden hangileri fizikteki modelleme kapsamına girer? A) Yalnız I 1-D B) Yalnız II D) I ve II 2-C 3-D 4-E üçününde ölçtüğü durum hangileridir? A) Yalnız I C) Yalnız III E) I ve III 5-E 6-E 7-B 8-D 9-A 10-D 11-A B) Yalnız II D) I ve II 12-C 13-E C) Yalnız III E) I ve III 14-D 1. Ünite : Fizik Bilimine Giriş / Fizikte Modelleme & Ölçüm ve Birim Sistemi 31 Ünite Değerlendirme Testi - 1 1. 5. Aşağıda verilen eşleştirmelerden hangisi yanlıştır? A) Kuvvet ⇒ Newton I. Madde ve enerjinin etkileşimini inceler. II. Temel bilim dallarından biridir. B) Zaman ⇒ Saniye C) Uzunluk ⇒ Metre III. En küçükten en büyüğe kadar kainatı araştırır. D) Kütle ⇒ Mol ile verilenlerden hangileri doğrudur? E) Sıcaklık ⇒ °C Fizik bilimi ile ilgili olarak; A) Yalnız I 2. Aşağıdakilerden hangisi fizikteki temel büyüklüklerden birine ait birimin sembolü değildir? A) kg B) N C) m D) s 6. E) A B) Yalnız II D) I ve III C) I ve II E) I, II ve III Aşağıdakilerden hangisi Fizik bilimi sayesinde elde edilen ancak istenmeyen gelişmelerden biridir? A) Ulaşım teknolojisindeki gelişmeler 3. B) Telekominikasyon alanındaki gelişmeler C) Silah sanayiindeki gelişmeler D) Sağlık alanındaki gelişmeler E) Eğitim teknolojilerindeki gelişmeler Yukarıda verilenler ile ilgili olarak yapılan gözlem türü için aşağıdakilerden hangisi doğrudur? 4. I de II de III te A) Nitel Nitel Nitel B) Nitel Nicel Nitel C) Nitel Nitel Nicel D) Nicel Nicel Nicel E) Nicel Nicel Nitel A) Gözleme dayalı olarak geçmeye karar veririz. Merak bilimin temelidir. Çevresinde olup biten doğa olaylarını dikkatle izleyen insan kendisine verilen en büyük nimet olan aklını kullanarak, araştırmış, deney ve gözlemler yapmıştır ve elde ettiği bilgileri kaydederek insanlığın hizmetine sunmuştur. Zaman içinde biriken bilgi ve tecrübeler bilimin temelini oluşturmuş ve teknolojide günümüz seviyesine ulaşılmıştır. Buna göre, aşağıdakilerden hangisi bu çalışmaların ve bilimin ulaştığı seviyenin bir sonucu değildir? A) Kasırga, deprem, tsunami gibi doğa olaylarının insana verebileceği zararların en aza indirilmesi mümkün olmuştur. Caddenin karşısına geçerken uzaktan gelmekte olan bir otomobile baktığımızda karşıya geçmenin güvenli olup olmayacağını kestiririz. Küçük bir çocuk bu işi yapmakta biraz daha başarısız olabilir. Mesafeyi iyi ayarlayamaz. Bu nedenle küçük çocukların bu gibi durumlarda yanlız bırakılmamaları gerekir. Yukarıda bahsi geçen konu ile ilgili olarak aşağıdakilerden hangisi yanlış bir yorum olur? B) İnsanların hastalıklara karşı daha bilinçli ve dayanıklı olması sağlanmıştır. C) Tüm Dünya’da açlık sorunu çözülmüştür. D) Telekomünikasyon hizmetleri gelişmiştir. E) İletişim ve haberleşme kolaylaşmıştır. 8. Fizik bilimi ile ilgili olarak aşağıda verilen yargılardan hangisi yanlıştır? B) Yapılan gözlem nitel bir gözlemdir. A) Tüm bilimlerin temeli fizik bilimine dayanır. C) Çocukların beceri kazanması için bu davranışlarına izin verilmelidir. B) Doğa olaylarını inceler. D) Geçmiş gözlemlerimiz sonucu karşıya güvenle geçip geçemeyeceğimize, çocuğa göre daha sağlıklı karar veririz. D) Optik, elektrik, termodinamik bazı alt başlıklarıdır. E) Havanın sisli olması bizi yanıltabilir. 32 7. © Coşku Yayınları C) Nicel ve nitel gözlemler yapar. E) Bir çok teknolojik buluş fizik kanunlarına dayanılarak geliştirilmiştir. 1. Ünite : Fizik Bilimine Giriş / Fizikte Modelleme & Ölçüm ve Birim Sistemi Ünite Değerlendirme Testi - 1 9. Nicelik 13. • Birim I. Kütle Kilogram II. Zaman Saniye III. Akım Amper • Kütle •Uzunluk Yukarıda verilen büyüklüklerle ilgili, I. Fizikteki temel büyüklüklerdendir. Yukarıda verilen “nicelik - birim” karşılaştırmalarından hangileri doğrudur? B) Yalnız II A) Yalnız I D) I ve II Sıcaklık II. Vektörel büyüklüklerdir. III. Aynı birimlere sahiptirler. C) Yalnız III yargılarından hangileri doğrudur? E) I, II ve III A) Yalnız I 10. B) Yalnız II D) I ve III C) I ve II E) II ve III I. Made ile enerji arasındaki etkileşimi inceler. II. Doğada gerçekleşen olaylarla ilgili mantıklı açıklamalar üretir. 14. Bilim için, aşağıda verilen yargılardan hangisi III. Uygulamalı bir bilim dalıdır. doğru değildir? Yukarıda verilen yargılardan hangileri Fizik biliminin tanımı içerisinde değerlendirilebilir? B) Yalnız II 11. D) I ve II C) Yalnız III E) I, II ve III I. Elektrik II. Tıp III. Astronomi Yukarıda verilen meslek gruplarından hangilerinin gelişiminde fizik biliminin katkısı olmuştur? 12. B) Yalnız II D) I ve II C) Yalnız III C) Deney ve gözlemler ışığında gelişen, bizi yeni gözlem ve deneylere götüren kavramlar dizisidir. D) Olayları tarafsız bir gözle değerlendirir. E) Bilimsel değerlendirmelerde siyasilerin görüşleri de önemsenir. 15. Aşağıdaki yargılardan hangisi yanlıştır? E) I, II ve III B) Bilimsel yöntemin çözüm basamakları arasında problem tesbiti yoktur. C) Fizik, madde ile madde, madde ile enerji arasındaki ilişkileri inceler. A) Bilimsel yöntemin çözüm basamaklarından biri de kontrollü deneyler yapmaktır. D) Neden - sonuç ilişkisini açıklamak, bilimsel yöntemin başlıca özelliğidir. A) Yalnız I B) Tarafsız gözlem ve deneylerle elde edilen, düzenlenmiş bilgiler topluluğudur. © Coşku Yayınları A) Yalnız I A) Var olan gerçekleri gözlem, hipotez, mantık ve deney yoluyla açıklar. E) Bilimsel yöntemde sorular sorulur ve bu sorulara mantıklı cevaplar aranır. Yukarıda verilenlerden hangileri fizikteki modellemeye örnektir? 16. Fizik bilimindeki bilgiler, diğer bilim dallarındaki olayları açıklamada yardımcı olur. Buna göre, aşağıdakilerden hangisi fizik bilimden yararlanan bir dal değildir? A) Yalnız I 1-D B) Yalnız II D) I ve III 2-B 3-B 4-C A) Biyoloji C) I ve II E) I, II ve III 5-E 6-C 7-C 8-A 9-E 10-E 11-E B) Kimya D) Matematik 12-C 13-A 14-E C) Astronomi E) Coğrafya 15-B 16-D 1. Ünite : Fizik Bilimine Giriş / Fizikte Modelleme & Ölçüm ve Birim Sistemi 33 Ünite Değerlendirme Testi - 2 1. 5. Aşağıdaki yargılardan hangisi yanlıştır? A) Fizikte skaler ve vektörel olmak üzere iki tür büyüklük vardır. B) Her büyüklüğün bir birimi ve sembolü vardır. C) Fizikte büyüklüklerin tamamı vektöreldir. D) Vektörel büyüklükler skaler büyüklüklerden farklıdır. E) Uzunluk ve zaman skaler büyüklüklerdendir. 2. Yukarıda verilenlere göre, aşağıdaki sorulardan hangilerine cevap verilemez? Günümüz teknolojisini neye ve kimlere borçluyuz? Çevresine merakla bakan insan olayların nasıl meydana geldiğini anlamaya çalıştı. Edindiği tecrübeleri kaydederek sonrakilere aktardı. Küçük küçük biriken bu bilgiler bilimin temelini oluşturdu. Elde edilen bu bilgiler uygulamaya geçirildiğinde ise günümüz teknolojisine ulaşılmış oldu. A) Fizik ne ile uğraşır? B) Gözlem ve deneyin fizikteki önemi nedir? C) Ölçme ne anlama gelir? D) Fizik matematikten nasıl yararlanır? E) Fizikteki büyüklükler nelerdir? Buna göre, aşağıdakilerden hangisi yukarıdaki paragraftan çıkarılacak bir anafikir olabilir? A) Çevremizde meydana gelen doğa olaylarına neden sonuç ilişkisi içinde bakmalıyız. C) Bilimsel çalışmaların desteklenmesinde her bireyin imkanları ölçüsünde katkısı olmalıdır. D) Günümüz teknolojisi geçmişten günümüze bilimsel birikimler sayesinde gelişmiştir. 6. III. Kütle skaler bir büyüklüktür. IV. Kuvvet vektörel bir büyüklüktür. V. Uzunluk skaler bir büyüklük olup ölçüm sonucu bir birimle verilir. Yukarıda verilenlerden kaç tanesi doğrudur? E) Gelecek nesillere daha iyi bir Dünya ve hayat bırakmak bizlerin bir vazifesi olmalıdır. 3. l. Bardaktaki suyun sıcaklığı, musluktan akan suyun sıcaklığından yüksektir. I. Hız vektöreldir. II. Sürat skalerdir. © Coşku Yayınları B) Modern insan bilimden istifade etmesini bilmelidir. B) 2 A) 1 7. C) 3 D) 4 E) 5 ll. Buzdolabının kütlesi 65 kg dır. lll. Buzdolabının yüksekliği 200 cm dir. Yukarıdakilerden hangileri hem nitel gözlemin hem de nicel gözlemin bir sonucu olabilir? A) Yalnız I 4. D) II ve III C) I ve II E) I, II ve III Aşağıdakilerden hangisi vektörel büyüklüktür? A) Uzunluk B) Akım Şiddeti C) Hız D) Kütle 34 B) Yalnız II E) Zaman Yukarıda verilenlerden hangisi fiziksel bir olay içermez? A) I B) II 1. Ünite : Fizik Bilimine Giriş / Fizikte Modelleme & Ölçüm ve Birim Sistemi C) III D) IV E) V Ünite Değerlendirme Testi - 2 8. Nitel gözlem için aşağıdaki yargılardan hangisi yanlıştır? 13. A) Duyu organları ile yapılır. B) Kesinlik ifade etmez. C) Hata oranı yüksektir. D) Bilimsel çalışmanın son basamağıdır. E) Ölçü aletleri kullanılmadan yapılır. 9. I. Modelleme II. Hipotez III. Deney Yukarıda verilenlerin hangisinde zamanın ölçümü önemli değildir? Yukarıdakilerden hangileri fiziğin çalışma basamaklarında yer alır? A) I A) Yalnız I B) Yalnız II D) II ve III D) IV E) V A) Rüyaların yorumlanması B) Serbest bırakılan cisimlerin yere düşmesi C) Bir ağacın kökler yardımıyla aldığı suyun yapraklara taşınması III. Fizikteki ölçüm sonuçları mutlaka bir birimle ifade edilir. Yukarıda verilen bilgilerden hangileri doğrudur? D) Bina kolonlarının dayanıklılığın artırılması 11. Fizik kanunlarının matematiksel eşitlikler şeklinde ifade edilmesinin özel adı nedir? D) Tasarı B) Yalnız II A) Yalnız I E) Daha verimli otomobiller üretilmesi B) Formül I. Fizik bilimi, kendi ilgi alanına giren olayları açıklarken, gözlem ve deney olmak üzere başlıca iki yöntem kullanılır. II. Fizikteki büyüklüklerin tam olarak tanımlanabilmesi için nitel ve nicel gözlemleri de içeren ölçümlerin yapılması gerekir. © Coşku Yayınları ğildir? 12. C) III E) I, II ve III 10. Aşağıdakidakilerden hangisi fiziğin ilgi alanı de- B) II C) I ve II 14. A) Model D) I ve II C) Yalnız III E) I, II ve III 15. Aşağıdaki araçlardan hangisi vektörel bir büyüklüğü ölçen araçtır? C) Rakam E) Sembol I. Top 110 km/h hız ile gidiyor. II. Market arabası 20 N luk kuvvet ile itiliyor. III. Futbol topunun kütlesi yaklaşık 0,7 kg dır. IV. Yuvarlanan topun kinetik enerjisi 500 joule dür. Günlük hayatta kurduğumuz yukarıdaki cümlelerden hangilerinde yön belirtilmesi gerekir? A) Yalnız I 1-C B) Yalnız II D) III ve IV 2-D 3-A 4-C C) I ve II E) I, III ve IV 5-C 6-E 7-E 8-D 9-E 10-A 11-B 12-C 13-D 14-E 15-B 1. Ünite : Fizik Bilimine Giriş / Fizikte Modelleme & Ölçüm ve Birim Sistemi 35 BÖLÜM 1 MADDE ve ÖZKÜTLE 1. Kütle, Kazanım 2.Hacim 3. Eylemsizlik 9.2.1.1 Maddelerin kütleleri ile hacimleri arasındaki ilişkiyi açıklar. 4. Tanecikli yapıdır. Kütle; madde miktarı ile ilgili bir büyüklük, hacim ise maddenin boşlukta kapladığı yerdir. 9.2.1.2 Maddelerin ortak özelliklerinden kütle ve hacmi ölçer, kütle - hacim grafiğini çizerek yorumlar. Maddeler bulundukları ortamda durumlarını korumak ister. Maddelerin duruyorsa durmasına, hareket ediyorsa hızlarını ve yönlerini değiştirmeden hareketlerini devam ettirmesine maddelerin eylemsizlik özelliği denir ve bütün maddeler tanecikli yapıya sahiptir. 9.2.1.3 Günlük hayatta saf maddelerin ve karışımların özkütlelerinden faydalanılan durumları açıklar. Gözle görülebilen madde olduğu gibi, gözle görülemeyen maddeler de vardır. Gözle görülemeyen maddelerin varlığı, duyu organlarında oluşturduğu etkilerle anlaşılır. Madde Demir bir madde iken, demirden yapılmış tencere bir cisimdir. Ağaç bir maddedir, fakat tahtadan yapılmış sehpa cisimdir. Cisimlerin sınırları bellidir, fakat maddelerin sınırları belli değildir. Maddeleri tanımak, birbirinden ayırt etmek, sınıflara ayırmak bilim insanlarının yapacağı çalışmalarda önemli yer tutar. Maddeler, birçok özelliklerine göre sınıflandırılabilir. Fiziksel ya da kimyasal özelliklerine göre sınıflandırma yapmak mümkündür. © Coşku Yayınları Çevremizde canlı ya da cansız çok sayıda madde vardır. Uzayda yer kaplayan yani hacmi ve kütlesi olan varlıklara madde denir. Örneğin hava, su, toprak birer maddedir. Maddenin şekil almış hâline cisim denir. Çiçeklerin kokularını oluşturan tanecikler gözle görülemediği hâlde, burnumuzda oluşturduğu etki ile anlaşılır. İçinde bulunduğumuz ortamdaki hava moleküllerini gözle göremediğimiz hâlde yüzümüzde oluşturduğu hisle algılarız. Havanın yüzümüzde yaptığı etkinin renginden, şeklinden bahsetmek anlamsızdır. Maddeler ayrıca; renk, şekil, koku, tat, saydamlık, sertlik - yumuşaklık, düzgünlük - pürüzsüzlük gibi özelliklerine göre de sınıflandırılabilir ve birbirinden ayırt edilerek tanınabilir. Örnek 1 I. Kütle II. Hacim III. Tat ve koku IV. Eylemsizlik Maddelerin Ortak Özellikleri Her maddede var olan özelliklere ortak özellikler denir. Ortak özellik taşımayan hiçbir şeyden madde diye söz etmek mümkün değildir. Maddelerin ortak özellikleri, Yukarıdakilerden hangileri maddelerin ortak özelliklerindendir? A) Yalnız I 38 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Madde ve Özkütle B) Yalnız II D) I, II ve IV C) Yalnız III E) I, II, III ve IV Sıra Sizde - 2 Çözüm Ortak özellik, bütün maddelerde var olan özelliktir. Bunlar, kütle, hacim ve eylemsizliktir. Tat ve koku, maddelerin görülebilen hissedilebilen özellikleri içerisine girer. Cevap D Sıra Sizde - 1 Aşağıdakilerden hangisi maddenin ortak özelliklerindendir? A) Sertlik ve yumuşaklık B) Hacim C) Düzgünlük ve pürüzlülük D) Saydamlık Katı maddelerin şekil verilmiş hâline cisim denir. Buna göre, resimlerde verilen nesnelerin madde ve cisim olarak sınıflandırılması aşağıdakilerden hangisinde doğru yapılmıştır? E) Koku ve tat © Coşku Yayınları Örnek 2 I II III A) Cisim B) Madde C) Madde D) Madde E) Cisim Madde Cisim Cisim Cisim Cisim Madde Madde Cisim Madde Cisim IV Madde Madde Madde Cisim Madde Maddeler hallerine göre de; katı, sıvı, gaz, plazma olarak sınıflandırılabilir. Resimlerde verilen nesnelerin madde ve cisim olarak sınıflandırılması aşağıdakilerin hangisinde doğru olarak verilmiştir? A) B) C) D) E) I Cisim Madde Madde Cisim Madde II Cisim Cisim Madde Cisim Madde III Katı Maddeler Belli bir hacmi ve belli birşekli olan maddelere katı maddeler denir. Katı maddeler genellikle sert yapılıdır. Yani akışkan değildir. Madde Madde Cisim Cisim Madde Maddenin, atomları arasındaki boşluğun en az olduğu hal katı hâlidir. Çözüm Uzayda yer kaplayan yani hacmi ve kütlesi olan varlıklara madde denir. Maddenin şekil almış hâline ise cisim denir. Çevremizde canlı ya da cansız çok sayıda madde ve bu maddelerden yapılmış cisim bulunmaktadır. Buz kalıbı şekilli olduğundan cisimdir. Ağaç bir madde iken, ağaçtan yapılan kaşık bir cisimdir. Süt bir maddedir. Dolayısıyla nesneler A şıkkında verilen hâliyle doğru bir şekilde sınıflandırılmıştır. Cevap A Ayrıca katı maddeler atomlarının en yavaş hareket edebildiği hâldir. Fiziksel yollarla, diğer üç hâl olan sıvı, gaz ve plazmaya dönüştürülebilir. Hacmi ve şekli sabit olan maddelerdir. Tanecikler arası çekim kuvveti en fazladır. Tanecikler birbirinden bağımsız hareket edemez. Katılar yalnızca tabana basınç yapar. 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Madde ve Özkütle 39 Alkol - su karışımında durum böyle olmaz. Su ile alkol birbirine karıştırıldığında karışımın hacmi, su ile alkolün ayrı ayrı hacimlerinin toplamından küçük olduğu görülmektedir. Bu durum, sıvıların da içinde boşluk olduğunu ve çözücü sıvının bu boşlukları doldurduğunu gösterir. Bazı katı maddeler sıkıştırılabilir. Demir, nikel, kobalt gibi katı maddeler mıknatıs tarafından etkilenir. Çevremizde birçok katı madde vardır. Örneğin; ağaç, taş, beton, buz, kesme şeker gibi... Sıvı Maddeler Belirli bir hacmi olan fakat belirgin bir şekli olmayan, ayrıca akıcılık özelliğide olan maddelere sıvı maddeler denir. Sıvıların alım satımında litre oldukça güvenilir bir ölçektir. Silindirik ölçüm araçları daha küçük ölçekli hâle getirilerek az miktardaki sıvı hacimleri hesaplanabilir. Moleküller arası uzaklık katı maddelere göre daha fazladır. Moleküller birbirleri üzerinde kayma hareketi yapar. Yani sıvılar öteleme hareketi yapar. Örnek 3 Sıvılar sıkıştırılarak hacmi pek değiştirilemez. Sıvılar akışkandır. Su, süt, ispirto, alkol, benzin, kolonya gibi maddeler sıvı maddelere örnektir. Sıvılar mıknatıstan etkilenmez. Fakat demir, nikel ve kobaltın sıvıları etkilenir. Maddelerin gaz ve plazma hallerine ait özellikler sonraki bölümlerde ele alınacaktır. © Coşku Yayınları Tanecikler birbirinden kısmen bağımsızdır. Tanecikler arası çekim kuvveti katılara oranla daha az, ama gazlara oranla daha fazladır. Şekil - I ve Şekil - II de verilen ölçekli silindirik kapları 100 cm3 ve 600 cm3 hacimde sıvı alabilmektedir. X ve Y kaplarında belirtilen düzeylerde su bulunduğuna göre, suların hacimleri farkı kaç cm3 tür? A) 305 B) 208 C) 190 D) 125 E) 75 Hacim Ölçümü Maddelerin boşlukta kapladığı yere hacim denir. Madde hangi hâlde olursa olsun bir hacmi vardır. Hacim V ile gösterilir. SΙ birim sisteminde hacim birimi m3 tür. Sıkça kullanılan hacim ölçü birimi ise litredir. 1 L = 1 dm3 = 1000 cm3 tür. 1 m3 = 1000 L dir. (m: metre, cm: santimetre, L: litre, dm: desimetre) Çözüm X kabının ölçek değerine göre her 5 bölme 20 cm3 ve her iki çizgi arası 4 cm3 e karşılık gelir. Buradan X teki su hacmine VX denilirse, VX = 60 + 3 ⋅ 4 VX = 60 + 12 = 72 cm3 olur. Sıvıların Hacmi Sıvıların hacimleri ölçekli kaplar kullanılarak ölçülür. Laboratuvar ortamında üzeri bölmelendirilmiş dereceli silindirik kaplar kullanılır. Birbirine karışmayan ve birbiri içinde çözünmeyen sıvılar bir kaba konulduğunda toplam hacim sıvıların ayrı ayrı hacimlerinin toplamına eşit olur. 40 Y kabının ölçek değerine göre, her 5 bölme 200 cm3 ve her iki çizgi arası 40 cm3 lük hacme karşılık gelir. Buradan Y deki su hacmine VY denilirse, VY = 200 + 2 ⋅ 40 VY = 200 + 80 = 280 cm3 olur. Suların hacimleri farkı VY – VX = 280 – 72 = 208 cm3 tür. 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Madde ve Özkütle Cevap B Sıra Sizde - 3 Örnek 4 Şekilde verilen ölçekli silindirik kapta süt bulunmaktadır. Kaptaki süte 60 cm3 süt daha konulduğunda kap tamamen doluyor. Buna göre, V1 oranı kaçtır? (π = 3 alınız.) V2 Buna göre, başlangıçta kapta kaç cm3 süt vardır? A) 1 B) 2 A) 30 B) 50 Kenar uzunlukları 15 cm, 20 cm ve 5 cm olan dikdörtgenler prizmasının hacmi V1, yarıçapı 5 cm olan kürenin hacmi V2 dir. C) 75 D) 90 E) 120 C) 3 D) 4 E) 5 Çözüm Dikdörtgenler prizmasının hacmi, üç kenarının çarpımına eşittir. V1 = 15 ⋅ 20 ⋅ 5 V1 = 1500 cm3 tür. Katıların Hacmi Kürenin hacmi ise V = Bazı katı maddeler düzgün geometrik yapıya sahipken birçoğu düzgün geometrik yapıya sahip değildir. Küp, koni, silindir, dikdörtgenler prizması, küre ve piramit gibi cisimler düzgün geometrik şekli olan katı cisimlerdir. r = 5 cm olduğundan, V2 = © Coşku Yayınları Düzgün geometrik şekle sahip olan ve suda çözünmeyen katı maddelerin hacimleri, hacim hesaplama formüllerinden yararlanılarak hesaplanabileceği gibi dereceli silindirdeki bir sıvı içine katı maddenin batırılması ile sıvı maddenin yer değiştirme özelliğinden yararlanarak da ölçülebilir. Bazı düzgün geometrik şekle sahip katı maddelerin hacim formülleri aşağıda verilmiştir. 4 π ⋅ r 3 bağıntısı ile hesaplanır. 3 4 ⋅ 3 ⋅ (53 ) 3 V2 = 4 ⋅ 125 V2 = 500 m3 V1 1500 = = 3 tür. 500 V2 Cevap C Örnek 5 Bir kenarının uzunluğu 20 cm olan içi boş kübün içine kenar uzunlukları 4 cm, 5 cm ve 10 cm olan kutulardan en fazla kaç tane konulabilir? A) 40 B) 30 C) 25 D) 20 E) 15 Çözüm Düzgün geometrik şekle sahip olmayan ve suda erimeyen cisimlerin hacimleri su yardımı ile hesaplanır. Cisim su içine batırıldığında suyun ilk ve son düzeyleri arasındaki fark, içerisine bırakılan cismin hacmine eşit olur. Vküp = a3 = 20 ⋅ 20 ⋅ 20 = 8000 cm3 Kaplardan su taşması durumunda taşan su hacmi de dikkate alınarak ölçümler yapılır. Sıvı içerisinde erimeyen katı cisimler kendi hacimlerine eşit hacimde sıvının yerini değiştirirler. Kübün hacmi, kutunun hacmine bölündüğünde kaç tane kutu sığacağı bulunur. Burada kutunun kenar uzunluklarının kabın kenar uzunluğunun katları olması hâlinde boşluk kalmaz. Aksi takdirde boşluklar kalabilir. Vkutu = a ⋅ b ⋅ c = 4 ⋅ 5 ⋅ 10 = 200 cm3 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Madde ve Özkütle 41 Düzgün Olmayan Cisimlerin Hacimlerinin Ölçülmesi Küpün 20 cm olan kenar uzunluğu, kutunun kenar uzunlukları 4 cm, 5 cm ve 10 cm değerlerinin tam katlarına eşit olduğundan boşluk kalmaz. Küpü tam olarak doldurur. Düzgün geometrik yapıda olmayan katı cisimlerin hacimleri ölçülerek bulunamaz. Bu tür cisimlerin hacmi dereceli kaplardaki sıvılardan yararlanılarak bulunabilir. Vküp 8000 = = 40 tane kutu konulabilir. 200 Vkutu Kübün her bir 20 cm lik kısmına, kutunun 4 cm lik kısmından 5 tane, 5 cm lik kısmından 4 tane ve diğer 10 cm lik kısmından da 2 tane yerleştirilir. Toplamda ise 5 ⋅ 4 ⋅ 2 = 40 tane kutu yerleştirilebilir. Cisim, tamamen sıvı dolu bir kaba batırıldığında, sı vıda erimemek şartıyla, hacmi kadar hacimde sıvı taşırır. Dolayısıyla taşan sıvı alınıp dereceli bir kaba konularak hacmi ölçülür ve bu hacim cismin hacmine eşittir. Cevap A Sıra Sizde - 4 Tamamen dolu olmayan dereceli bir kap içindeki sıvıya cisim atıldığında, cismin hacmi kadar hacimde sıvı yer değiştirir. Yani iki madde aynı hacmi paylaşamayacağına göre, cisim geldiğinde o kadar hacimde sıvı oradan giderek yer değiştirir. Yüksekliği, tabanının çapına eşit olan, içi boş bir silindirin iç hacmi 3000 cm3 tür. Buna göre, bu silindirin içine sığabilecek bir kürenin hacmi en fazla kaç cm3 olabilir? B) 2000 D) 2800 C) 2500 E) 3000 Örnek 6 Kesitleri şekildeki gibi olan kaplardan X te bulunan su boş Y kabına boşaltılırsa su yüksekliği kaç cm olur? (π = 3 alınız.) Çözüm © Coşku Yayınları A) 1500 Taş atılmadan önce sıvı düzeyi V1 i göstermiş olsun. Cisim atıldığında sıvı düzeyi V2 çizgisine geliyorsa, cismin hacmi, Vcisim = V2 – V1 eşitliğinden bulunur. Eğer katı bir cisim sıvı içine atıldığında çözünüyorsa, cismin gerçek hacmini bulamayız. Çünkü, katı cismin katı hâli ile sıvı hâlinin hacmi eşit değildir. İkinci neden ise, katı cismin içinde olabilecek hava boşluklarından dolayı eridiğinde hava, sıvıdan kabarcıklar halinde çıkar ve katı hacmi ile sıvı hâldeki hacmi eşit olmaz. Bundan dolayı geometrik biçimleri belirsiz cisimlerin hacmi ölçülürken sıvı içinde çözünmemesi gerekir. X teki suyun hacmi, V = πr2 ⋅ h den, Vsu = 3 ⋅ 42 ⋅ 15 = 720 cm3 tür. Gazların Hacmi Y ye boşaltıldığında aynı hacimdeki su, Gazların hacimleri sabit değildir. Gazlar bulundukları kapların hacimlerini tamamen doldururlar. Vsu = 6 ⋅ 5 ⋅ h 720 = 30 ⋅ h Buradan h = 24 cm bulunur. Sıra Sizde - 5 Taban yarıçapı 3 cm, yüksekliği 10 cm olan cam macunundan yapılmış silindir bozularak kenar uzunluğu a cm olan küplerden N tane yapılıyor. N = 10 olduğuna göre, a kaç cm dir? (π = 3 alınız.) A) 2 42 B) 3 C) 4 D) 5 E) 6 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Madde ve Özkütle Gazlarında hacmi vardır. Bu hacim, sıcaklık ve basınç gibi dış etkenler nedeni ile değişir. Havası boşalmış araba tekerini şişiren dışarıdan verilen havadır. Gazların hacimleri, sıvıların görünme ve yer değiştirme özelliğinden faydalanılarak ölçülebildiği gibi içinde bulundukları kapların hacimlerinden de hesaplanabilir. Sıra Sizde - 6 Örnek 7 700 cm3 su alabilen ve içinde 600 cm3 su bu- lunan kaba suda çözünmeyen 350 cm3 hacimli demir külçe bırakılıyor. 500 cm3 su alabilen kaba 450 cm3 su konulduktan sonra suda çözünmeyen bir cisim kabın içine atılıyor. Taşan su bir kapta toplandığında 150 cm3 olduğu gözleniyor. Buna göre, kaptan taşan su hacmi kaç cm3 tür? Buna göre, cismin hacmi kaç cm3 tür? A) 100 B) 150 C) 200 A) 100 D) 250 B) 150 C) 200 D) 250 E) 300 E) 30 Kütle Ölçümü Çözüm Buradan, 500 – 450 = 50 cm3 lük sıvı taşma düzeyine yükselir. Kaptan taşan su hacmi 150 cm3 olduğundan, cismin hacmi, V = 50 + 150 = 200 cm3 tür. Cevap C © Coşku Yayınları Su içinde batan cisimler, hacimlerine eşit hacimdeki suyun yerini değiştirirler. Ya da taşırırlar. Suda çözünmeyen cisim suya battığına göre önce kaptaki suyu taşma düzeyine çıkarır. Daha sonra hacim büyüklüğüne göre fazla miktardaki suyu dışarı taşırır. Kütle terazi ile ölçülür. Ölçüm sonucu kilogram ile ifade edilir. Birim tanımlanırken herhangi bir matematiksel dönüşüm yapılmadan sonuç doğrudan ölçülen birim cinsinden belirtilir. Bundan dolayı kilogram temel bir büyüklüktür. Maddelerin kütlesi ölçülürken çok değişik özelliklerde teraziler kullanılır. En basit terazi labarotuvarda kullanılan eşit kollu terazidir. Dijital teraziler, banyolarda kullanılan elektronik teraziler, kuyumcu terazileri genellikle elektrikle çalışır. Örnek 8 Taban yarıçapı 4 cm olan silindirik kapta 15 cm yüksekliğinde su var iken içine suda çözünmeyen X cismi bırakılıyor. Su içine batan X cismi dengeye geldiğinde su yüksekliği 19 cm oluyor. Buna göre, X cisminin hacmi kaç cm3 tür? (π = 3 alınız.) A) 120 B) 136 C) 142 Analog olan banyo ve market terazilerinin içinde kaldıraç mekanizması bulunur. D) 186 E) 192 Çözüm X cisminin suya batmasıyla silindirik kaptaki suyun yükselme miktarı 19 – 15 = 4 cm dir. Bu yükselen su hacminin değeri X cisminin hacmine eşit olacağından, V = π ⋅ r2 ⋅ h bağıntısı kullanılırsa; V = 3 ⋅ 42 ⋅ 4 = 192 cm3 olur. Demek ki X cisminin hacmi 192 cm3 tür. Günlük hayatta ölçeceğimiz maddenin kütlesinin büyük ya da küçük olmasına göre, dijital teraziler, analog teraziler, elektronik ve banyo terazileri, kuyumcu terazileri kullanılır. Cevap E 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Madde ve Özkütle 43 Fiziksel Büyüklüklerin Ölçülmesinde Hata Maddelerin kütlelerini belirlemek için uluslararası kütle birimi kullanılır. Uluslararası birim sisteminde(SΙ), kütle birimi kilogram(kg) dır. Küçük miktarlardaki tartımlar için gram(g) ya da miligram(mg) çokça kullanılmaktadır. Kütle birimi olan gramın ast ve üst katları verilmiştir. Kütle birimleri onar onar artar ya da azalır. Buna göre, 1 g = 1000 mg dir. 1 g = 0,001 kg dır. 1 g = 0,00001 t dur. Fiziksel büyüklüklerle yapılan ölçümlerde, aynı nicelik ölçülüyor olmasına rağmen değişik nedenlerden dolayı farklı sonuçlar ortaya çıkar. Örnek 9 Dijital terazide 40 gram gelen bir cisim eşit kollu terazide tartılıyor. Ölçüm sonucu ile gerçek değerler arasındaki farka ölçmede hata denir. Ölçüm sonuçlarının gerçek değerden farklı olması ölçmede hata yapıldığı anlamına gelir. Bu hataların kaynağı; ölçme yöntemi, ölçümü yapan kişi, ölçme aracı ve ölçümün yapıldığı ortamdan kaynaklanabilir. Çözüm Eşit kollu terazi için verilen birim kütlelere göre, 40 gramlık cisim bir kefeye konulduktan sonra diğer kefeye 50 gram konulur. Cismin olduğu kefeye de 10 gram konularak denge sağlanır. Ya da cismin yanına 20 gramlık birim kütle konulur. Diğer kefeye de 50 g ve 10 g lık birim kütleler konularak denge sağlanabilir. © Coşku Yayınları Eşit kollu terazi için birim kütleler 50 g, 20 g, 10 g, 5 g ve 1 gram olduğuna göre, bu terazideki denge nasıl sağlanır? Ölçmedeki gerçek değer, tüm hata kaynaklarının minimuma indirgendiği durumda yapılan ölçümlerin ortalamasıdır. Dolayısı ile her ölçümde mutlaka bir miktar hata olacaktır. Ölçmedeki hatalar birbirine bağlıdır. Ölçme yöntemini belirleyen, ölçümü yapan, ölçümün yapıldığı ortam, kişi ile ilgilidir. Ölçme aracının ve ölçülecek nesnenin ölçüm yapılan ortamdan etkilenmesi, ölçümü yapan kişinin bunlara dolaylı etkisi gibi birçok sebepler bu hataların birbirine bağlı olduğunu gösterir. Ölçümlerde kullanılan birimlerin belirli bir standardı vardır. Bu standartlar ölçüm hatalarını azaltmak ya da standartlara göre ölçüm yapılmasını sağlamaktır. Sıra Sizde - 7 Kütlesi dijital terazide 445 gram gelen bir vazo, eşit kollu terazide tartılarak dengelenecektir. Eşit kollu terazinin birim kütleleri 3 adet 100 gram, 2 adet 50 gram, 4 adet 25 gram, 5 adet 5 gram olduğuna göre, dengeyi nasıl sağlarsın? Sıra Sizde - 8 I. 100 gram = 0,1 kg dır. II. 0,01 ton = 10 kg dır. III. 5000 mg = 0,005 kg dır. Yukarıda verilenlerden hangileri doğrudur? 44 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Madde ve Özkütle Yukarıdaki şekillerde ölçme ile ilgili bazı ölçüm hatalarına örnekler verilmiştir. Sizce bu hatalar nelerdir? Kütle - Hacim İlişkisi Örnek 10 Değişmeyen madde miktarına kütle, maddenin boşlukta kapladığı yere de hacim denir. Aynı maddeden yapılmış kütleleri farklı cisimler arasında ortak bir ilişki vardır. Ölçülen değer ile gerçek değer arasında farklar oluşması ölçmede hata yapıldığını gösterir. Bir maddenin kütlesi ile hacminin oranı sabittir. Maddenin kütlesinin hacmine oranına o maddenin özkütlesi denir. Buna göre, bu hatanın nedeni; I. Ölçme yöntemi Bir maddenin birim hacminin kütlesine özkütle denir. Özkütle d sembolü ile gösterilir. Tanıma göre, II. Ölçümü yapan kişi III. Ölçme aracı Özkütle = IV. Ölçümün yapıldığı ortam verilenlerden hangileri olabilir? A) Yalnız I d= m V matematiksel bağıntısı ile hesaplanır. B) Yalnız II D) III ve IV Kütle Hacim C) I ve II SΙ birim sisteminde kütle kg, hacim m3 olduğundan özkütlenin birimi kg/m3 şeklindedir. Özkütlenin birimi daha çok g/cm3 ya da g/L olarak kullanılmaktadır. E) I, II, III ve IV 1 g/cm3 = 1000 kg/m3 Çözüm Sabit sıcaklıkta bir maddenin küt lesinin hacmine bağlı grafiği şekildeki gibi olur. Bu grafikte kütlenin hacime oranı, grafiğin eğimine eşit olacağından, kütle - hacim grafiği nin eğimi özkütleyi verir. Eğim bü yükse özkütle büyüktür. Eğim kü çükse özkütle küçüktür. Gerçek değer ile ölçülen değer arasındaki farka hata denir. Hatanın nedenleri, ölçme aracına, ölçümün yapıldığı ortama, ölçümü yapana ve ölçümün yapılışına bağlıdır. Dolayısı ile verilenlerin tümü ölçmede hataya neden olabilir. Cevap E © Coşku Yayınları Sıra Sizde - 9 I. Ölçüm sayısını artırmak tür. Sabit sıcaklıktaki bir maddenin özkütlesi o maddenin kütlesine ve hacmine bağlı değildir. Bir maddenin özkütle - kütle; özkütle - hacim grafikleri şekillerdeki gibi olur. II. Hassaslığı bozulmamış ölçme aracı kullanmak III. Ölçüm yaparken farklı kişilerden yardım almak Yukarıda verilenlerin hangileri, ölçmenin hata oranını artırır? A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve II Berra E) II ve III Ceren Davut Şekilde bakır, kurşun ve altının eşit hacimlerde alınıp Emine 22,3 cm 21,9 cm 22,0 cm 16,2 cm 22,1 cm Aynı kalemin boyunu beş öğrenci farklı cetveller kullanarak ölçüyor. Öğrencilerin bulduğu değerler yukarıdaki tabloda verilmiştir. Öğrencilerden birinin cetveli hatalı olduğuna göre, hangi öğrencinin cetvelinin hatalı olması beklenir? A) Ahmet B) Berra D) Davut C) Yalnız III Sıra Sizde - 10 Ahmet C) Ceren E) Emine tartıldığında kütlelerinin farklı oldukları görülür. Bu da özkütlelerinin farklı olduğunu göstermektedir. Özkütleleri farklı olan sıvılar bir kaba konulduğunda şekildeki gibi birbirine karışmadan dengede kalabilir. Bir cisim, özkütleleri farklı olan sıvılar içerisinde farklı miktarda batar. Cisim, özkütlesi küçük olan sıvıda daha fazla batarken özkütlesi büyük olan sıvıda daha az batar. Her maddenin özkütlesi vardır. Özkütle maddeye özgüdür. 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Madde ve Özkütle 45 Mücevher içindeki altın oranı düştükçe sertlik artmaktadır. 22 ayar, 18 ve 14 ayar altının içine farklı madenler eklenerek dayanıklılık artar ve takı sektöründe rahatlıkla kullanılır hale getirilir. Örnek 11 Boyutları 9,5 cm × 15 cm × 12 cm olan kutuda net 855 gram d özkütleli sıvı bulunmaktadır. Kuyumculuk sektöründe kullanılan altının içine gümüş ve bakır eklenerek alaşım elde edilmektedir. Bu alaşım az bir miktar da çinko barındırır. Altın gümüş ve bakır alaşımları renk olarak da farklılık gösterir. Sarı, kırmızı ve yeşil olarak ortaya çıkan alaşımda altın miktarı ve gümüşün bakıra oranı önemlidir. Altının içindeki gümüş ve bakır oranı sertlik, güç, ısıya dayanıklılık açısından kontrol sağlar. Buna göre, d kaç g/cm3 tür? B) 0,50 A) 0,45 C) 0,80 D) 1,00 E) 1,20 Çözüm Kutunun hacmi, V = a ⋅ b ⋅ c bağıntısı ile hesaplanır. Buradan, V = 9,5 ⋅ 15 ⋅ 12 = 1710 cm3 tür. Özkütle d = m bağıntısından hesaplanır. V Soruda verilen değerlere göre, 855 = d = 0,5 g/cm3 olur . 1710 Altına eklenen madenler altının rengini etkiler. Altına gümüş karıştırıldığında yeşilimsi renkte altın, nikel veya platin eklendiğinde beyaz altın, çinko eklenirse sarı altın, bakır eklendiği takdirde ise bakırın oranına göre koyu sarıdan kırmızıya kadar bir renk elde edilir. Cevap B Boyutları 8 cm × 12 cm × 15 cm olan kutuda net m gram 1,5 g/cm3 özkütleli sıvı bulunmaktadır. Buna göre, m kaç gramdır? A) 2160 B) 1980 C) 1920 D) 1870 E) 1440 Karışımların Özkütlesi © Coşku Yayınları Sıra Sizde - 11 Seramik malzemeler üretilirken inorganik endüstriyel ham maddeler belirli oranlarda karıştırılmaktadır. Bu karışıma şekil verildikten sonra malzemeler pişirilerek sertleştirilmektedir. Porselen, sadece doğal kaynaklı hammaddelerden üretilen, beyazlığını kullanılan hammaddelerden alan, 1400 °C civarında pişirilen, ışık geçirgenliğine sahip, sağlıklı ürünlerdir. Porselen; tümü killi topraktan yapılmış, ham maddelerden üretilmiş ürünlerin oluşturduğu büyük seramik grubunun bir elemanıdır. Porselen, içerdiği ham maddelere oranlarına ve sıcaklık derecelerine göre de, sert ve yumuşak porselen olmak üzere çeşitleri vardır. Saf maddelerin ve karışımların özkütlesinden faydalanılanan değişik meslek dalları vardır. Örneğin kuyumculuk ve porselencilik bu mesleklerdendir. Kuyumculukta altının saflık derecesinin değiştirilmesi, porselen yapımında, ısıya dayanıklı ev ya da süs eşyalarının yapımında öz kütle den faydalanılmaktadır. Altın ayarı, altının saflık oranı anlamına gelmektedir. 24 ayar altın çok yumuşaktır. Altın madeni yumuşak, kolayca eğilip bükülebilen bir madendir. 24 ayar altında altın miktarı çok olduğundan dolayı yumuşaktır. Bu nedenle kuyumculukta kullanıma elverişli değildir. 46 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Madde ve Özkütle Sert porselenin en önemli özelliği, bünyesinde yer alan yüksek kaolen oranı ve 1400 °C gibi yüksek bir sıcaklıkta oluşan feldispat maddesi bulunmasıdır. Bahsi geçen maddelerin oranı porselenin dayanıklılığını etkilemektedir. Sıra Sizde - 12 Örnek 12 Altın ve bakır alaşımından oluşan K, L, M, N, P bileziklerinin kütle ve hacim değerleri şekildeki tabloda verilmiştir. Buna göre, ayarı en yüksek ve en düşük olan bilezikler hangileridir? en yüksek ayarlı X ve Y porselen tabakları K ve L maddelerinin karışımından oluşmaktadır. Bu tabaklar için K ve L nin karışımlardaki oranları ile tabakların özkütleleri tablodakidir. K M B) N M C) L P D) M N E) N K Buna göre; en düşük ayarlı A) l. K nin özkütlesi L ninkinden büyüktür. ll. Karışımların özkütlesi, karışımı oluşturan maddelerin karışma oranlarına bağlıdır. lll. X porseleninin kütlesi Y ninkinden büyüktür. yargılarından hangileri kesinlikle doğrudur? A) Yalnız l B) Yalnız ll D) l ve lIl C) l ve ll E) lI ve lll Altınınn özkütlesi bakırın özkütlesinden büyüktür. Bu durumda bileziklerin özkütlesi en büyük olanındaki altın oranı en fazla, bileziklerin özkütlesi en küçük olanındaki altın oranı ise en azdır. Altın oranı az olanın ayarı düşük, altın oranı fazla olanın ayarı yüksektir. © Coşku Yayınları Çözüm Karışımın özkütlesi, karışımı meydana getiren maddelerin özkütleleri arasında bir değer alır. Bileziklerin özkütlelerini hesaplayalım. Özkütle d = Karışımın özkütlesi; karışımı meydana getiren maddelerden özkütlesi en büyük olanınkinden küçük, özkütlesi en küçük olanınkinden büyüktür. m bağıntısından hesaplanır. v K nin dK = 10 / 1 = 10 g/cm3, L nin dL = 12 / 1 = 12 g/cm3, M nin dM = 10 / 1,2 = 8,33 g/cm3, N nin dN = 15 / 1,2 = 12,5 g/cm3, P nin dP = 12 / 1,2 = 10 g/cm3 Karışımın özkütlesi; karışımda oranca çok olan maddenin özkütlesine daha yakın değer alır. Yoğunluğu en büyük olan N olduğu için ayarı en yüksek olan N, yoğunluğu en küçük olan M olduğu için ayarı en düşük olan M dir. Cevap B Sıra Sizde - 13 Kütle ve hacimleri tablodaki gibi olan maddelerden hangileri suda yüzer? (Suyun özkütlesi 1 g/cm3 tür.) A) Yalnız K B) Yalnız L D) K ve M C) K ve L E) L ve M 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Madde ve Özkütle 47 Örnek 13 K ve L sıvılarının kütle - hacim grafikleri şekildeki gibidir. Buna göre; l. K nin özkütlesi L ninkinden büyüktür. Sıcaklık özkütleyi etkileyen bir faktör olduğu için, maddelerin aynı sıcaklıktaki özkütleleri karşılaştırılabilir. Farklı sıcaklıklarda özkütleleri eşit olan iki cismin, aynı sıcaklıkta özkütleleri eşit olmaz. Özkütle maddeler için ayırt edici bir özelliktir. Aynı şartlarda özkütleleri eşit olan maddeler aynı madde olabilir. Özkütlesi farklı olan maddeler ise kesinlikle farklıdır. ll. K ve L den oluşan tür3 deş karışımın özkütlesi 0,5 g/cm ten büyüktür. lll. K ve L den oluşan türdeş karışımın özkütlesi 1,5 g/cm3 ten küçüktür. Fakat, yalnız özkütlelerine bakarak iki maddenin aynı olup olmadığını tam bilemeyiz. Diğer ayırt edici özelliklere de bakmak gerekir. yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız l B) Yalnız ll D) l ve lIl C) l ve ll E) l, lI ve lll Örnek 14 Çözüm Özkütlesi 8 g/cm3 olan özdeş 10 bilye, içinde 500 cm3 su bulunan dereceli kaba konulduğunda kaptaki su hacmi 900 cm3 seviyesine çıkıyor. Kütle hacim grafiği verilen maddelerin özkütleleri grafikteki herhangi bir kütle ve bu kütleye karşılık gelen hacim değerkleri tespit edip bunlar oranlanak bulunur. (Kütle - hacim grafiklerinde grafiğin eğimi özkütleyi verir.) kütle (d) yi verdiği için; B) 300 C) 310 D) 320 Çözüm Özkütle d = m bağıntısına göre hesaplanır. V 10 V = 900 – 500 olarak bulunur. 10 V = 400 V = 40 cm3 olur. K ve L sıvıları ile yapılan karışımın özkütlesi 0,5 g/cm3 ile 1,5 g/cm3 arasında değer alır. Cevap E m = d . V bağıntısından m = 48 . 8 = 320 g Cevap D Not: K ve L sıvılarından eşit hacimlerde alınarak bir karışım yapılırsa karışımın özkütlesi “ dK + dL ” bağıntısın2 dan bulunur. Bu değer K ve L nin özkütlelerinin ortalamasıdır. dK + dL dkarışım = 2 dkarışım = den 1, 5 + 0, 5 = 1 g/cm3 olur. 2 Eğer hacimce K den çok karıştırılırsa karışımın özkütlesi 1 g/cm3 den büyük olur. Eğer hacimce L den çok karıştırılırsa karışımın özkütlesi 1 g/cm3 den küçük olur. 48 E) 340 Su düzeyi 500 cm3 ten 900 cm3 e çıktığına göre, bir bilyenin hacmine V denilirse, 10 bilye için, 30 dK = = 1,5 g/cm3, 20 20 dL = = 0,5 g/cm3, 40 A) 280 © Coşku Yayınları Grafikteki gibi K için kütle ve hacim değerleri 30 g ve 20 cm3 olarak seçilebilir. L için de 20 g ve 40 cm3 değerleri Kütle oranı özseçilebilir. Hacim Buna göre, bir bilyenin kütlesi kaç g dır? 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Madde ve Özkütle Sıra Sizde - 14 K ve L maddelerinden K nin kütlesi, L nin kütlesinin beş katına, özkütlesi de L nin özkütlesinin yarısına eşittir. K nin hacmi V olduğuna göre, L nin hacmi kaç V dir? A) 1 10 B) 1 5 C) 1 2 D) 5 E) 10 Örnek 15 Örnek 16 Kütle - hacim grafiği verilen maddelerden hangisinde 1 gramının hacmi en küçüktür? K ve L maddelerinin özkütlelerinin sütun grafikleri şekilde- ki gibidir. A seçeneğinde verilen grafikte K nin 30 gramına karşılık gelen hacim değeri 30 cm3 olduğu için, K nin özkütlesi d = 30/30 = 1 g/cm3 tür. L nin de 30 gramına karşılık gelen hacim değeri 20 cm3 olduğundan L nin özkütlesi d = 30/ 20 = 1,5 g/cm3 olur. Cevap A ll. L nin 1 cm3 ünün kütlesi, M nin 1 cm3 ünün kütlesinden büyüktür. E) lI ve lll K, L, N maddelerinin kütle - hacim grafikleri şekildeki gibidir. C) l ve ll yargılarından hangileri doğrudur? D) l ve lIl Sıra Sizde - 16 lll. 1 g K nin hacmi, 1g L nin hacminden büyüktür. B) Yalnız ll Cevap B Şıklardaki kütle - hacim grafiklerinin eğimi alındığında B şıkkındakinin özkütlesinin diğerlerinden daha büyük olduğu görülür. l. K, L ve M farklı cins sıvılardır. Bu maddelerin özkütlele- rinin sütun grafikleri aşa- ğıdakilerden hangisidir? Sıra Sizde - 15 Buna göre, © Coşku Yayınları Kütle - hacim grafiğin eğimi özkütleyi verir. Grafikten herhangi bir kütle değerine karşılık gelen hacmin değeri tespit edilir ve kütlenin hacme oranından, (d = m/ V) özkütle bulunur. Sütun grafiklerine göre K nin özkütlesi 1 g/cm3, L nin özkütlesi 1,5 g/cm3 tür. Bir maddenin birim hacminin kütlesine özkütle denir. Birim kütlesinin en küçük hacimde olması demek özkütlesinin en büyük olması demektir. Kütle - hacim grafiğinde, özkütle, grafiğin eğimine eşittir. Eşit sıcaklıktaki K, L ve M sıvılarının kütle - hacim grafikleri şekildeki gibidir. Çözüm Çözüm A) Yalnız l K ve L maddelerinin kütle hacim grafikleri aşağıdakilerden hangisi olabilir? 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Madde ve Özkütle 49 Kazanım Pekiştirme - 1 Kazanım Pekiştirme - 2 Aşağıdaki cümlelerde bırakılan boşluklara uygun olan sözcükleri yazınız. 1. Uzayda Aşağıdaki yargıların doğru ya da yanlış bilgi içermelerine göre başlarındaki kutucuklara “D” ya da “Y” yazınız. yer kaplayan ve kütlesi olan varlıklara 1. Kütlesi olmayan maddeler de vardır. .................... denir. 2. Maddeler ................... farklı fiziksel hâlde bulunabilir. 2. Her madde uzayda bir yer kaplar. 3. Belirli bir hacme ve şekle sahip olan maddelere 3. Bazı varlıklar görülemediği hâlde kütlesi ve hacmi vardır. .................... madde denir. 4. Katı maddelerin şekil verilmiş hâline .................... denir. 4. Bütün maddeler katı, sıvı ve gaz olmak üzere üç hâlde bulunabilir. 5. Sıvı maddelerin ....................... mümkün değildir. 6. Sıvıların tanecikleri arasındaki çekim kuvvetleri katı- 5. Sıvıların şekilleri sabit değildir. larınkine göre daha .............................. 6. Katıların tanecikleri arasındaki çekim kuvvetleri sıvılarınkine göre daha kuvvetlidir. 8. Özkütle ve .................... aynı anlamdadır. 9. Bir maddenin uzayda kapladığı yere .................... denir. 10.SΙ birim sisteminde hacim birimi .................... tür. 11.Bir maddenin birim hacminin kütlesine ................ © Coşku Yayınları 7. Bir kenarı a olan küpün hacmi .................. tür. 7. Sıvıların taneciklerinin arasında bulunduğu için sıvılar sıkıştırılabilir. boşluk 8. Yoğunluk maddeler için ayırt edici bir özelliktir. 9. Yoğunluk madde miktarına bağlıdır. denir. 12.SI birim sisteminde yoğunluk için ........................ birimi kullanılır. 13.Kütle - hacim grafiğinin eğimi ............................... 10. Maddenin kütlesi arttıkça yoğunluğu da artar. 11. Kütle sabit iken maddenin hacmi artırıldığında yoğunluğu azalır. 12. Kütle, hacim, eylemsizlik maddenin ortak özelliklerindendir. 13. Yoğunluğu eşit olan maddeler kesinlikle aynı cins maddedir. 14. Yoğunluk, kütle ve hacme bağlı türetilmiş bir büyüklüktür. 15. Aynı sıcaklıktaki farklı cins maddelerin yoğunlukları farklıdır. eşittir. 14.Yoğunluk maddenin ......................... bağlıdır. 15.Özkütle, .............., .............. ve ................... maddelerin üç hâli için de ayırt edici bir özelliktir. 16.Maddelerin ortak özellikleri ..............., ..............., ........................ dir. 17.Kütle, maddelerin .................... özelliklerindendir. Özkütle, maddelerin .......................... özelliklerindendir. 50 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Madde ve Özkütle Kazanım Pekiştirme - 3 Kazanım Pekiştirme - 4 Düzgün olmayan bir taş parçasının özkütlesinin bulunması ile ilgili işlem aşamaları şekildeki gibidir. Aşağıdaki işlem aşamalarını takip ederek, başlangıçta kuru kum içinde kaç cm3 hava olduğunu hesaplayınız. Bunlara göre, taşın özkütlesini hesaplayınız. (cm3) 400 400 300 300 200 200 100 Taþ 100 © Coşku Yayınları (cm3) 350 g Hacim : ......................... Kütle : ......................... Özkütle : ......................... Kazanım Pekiştirme - 5 / Bulmaca 1. Madde miktarı 2. Maddelerin ortak özelliklerinden birisi 3. Maddelerin boşlukta kapladığı yer 4. Sıvıların hacimlerini ölçmek için kullanılır. 5. Maddelerin hâllerinden biri 6. İyonize olmuş gaza verilen ad 7. Kütle - hacim grafiğinin eğimi 8. Bir hacim birimi 9. Bütün maddeler de var olan özellik 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Madde ve Özkütle 51 Kazanım Değerlendirme Testi - 1 1. 4. • Kütle • Hacim • Özkütle Buna göre, sıvının özkütlesi kaç g/cm3 tür? • Eylemsizlik (π = 3 alınız.) • Öz ısı A) 0,8 Yukarıdaki niceliklerden kaç tanesi maddelerin ortak özelliklerindendir? A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 B) 1,0 C) 1,2 D) 1,4 E) 1,6 E) 5 5. 2. Kütlesi 2400 g olan türdeş sıvı, yarıçapı 10 cm olan küresel bir kaba konulduğunda kabın yarısını dolduruyor. Bütün maddeler için; Yarıçapı 10 cm olan küresel bir cismin hacmi ile bir kenarının uzunluğu 10 cm olan bir küpün hacminin farkı, kaç cm3 tür? (π = 3 alınız.) A) 30 I. Tanecikli yapıdadır. B) 300 II. Katı, sıvı, plazma veya gaz hâlden birinde bulunur. C) 900 D) 3000 E) 6000 III. Sadece katı ve sıvıların eylemsizlik özelliği vardır. yargılarından hangileri doğrudur? 3. B) Yalnız II D) I ve II C) Yalnız III E) I, II ve III 6. © Coşku Yayınları A) Yalnız I Cam macunundan yapılmış bir küre bozularak tamamıyla 32 adet özdeş küp yapılıyor. Kürenin yarıçapı 10 cm olduğuna göre, küpün kenar uzunluğu kaç cm dir? (π = 3 alınız.) A) 1 C) 3 D) 4 E) 5 7. B) 2 Resimdeki varlıkların ortak özellikleri; I. Kütle II. Saydamlık III. Hacim Yukarıdakilerden hangileri maddenin hâllerindendir? verilenlerden hangileridir? A) Yalnız I 52 B) Yalnız II D) I ve III C) Yalnız III E) I, II ve III 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Madde ve Özkütle A) Yalnız II B) Yalnız III D) I, II ve III C) Yalnız IV E) I, II, III ve IV Kazanım Değerlendirme Testi - 1 8. 11. Kenar I. Kütle uzunluğu r kadar olan K küpü ile yarıçapı 2r kadar olan L küresinin kütleleri eşittir. II. Hacim III. Özkütle IV. Öz ısı Yukarıdaki niceliklerden hangileri madde miktarına bağlı değildir? 9. B) I ve III D) II ve IV C) II ve III E) III ve IV Hacim - kütle grafikleri verilen X ve Y sıvıları kullanılarak özdeş K ve L kaplarından K kabı yalnız X sıvısıyla, L kabı da yalnız Y sıvısı ile taşma düzeyine kadar doldurulmaktadır. A) 2 C) K kabındaki sıvı kütlesi L dekinden küçüktür. A) 0,9 E) L kabının toplam kütlesi K kabının toplam kütlesinden büyüktür. 10. Hacim - kütle grafikleri verilen X, Y, Z maddelerinin özkütlesi sırasıyla dX, dY ve dZ dir. Buna göre, bunlar arasındaki ilişki nedir? D) dY < dZ < dX 7-E 8-E C) 1,5 D) 1,8 K nin özkütlesi dK, S nin özkütle- K küresi ile S silindirinin kütleleri eşittir. si dS olduğuna göre, A) 1 E) dZ < dX < dY 6-E B) 1,2 C) dY < dX = dZ B) dZ < dY < dX 5-D E) 64 13. Şekildeki, türdeş A) dX < dY < dZ 4-C D) 32 K cismi konulduktan sonra taşırma kabının kütlesi 63 gram arttığına göre, K cisminin özkütlesi kaç g/cm3 tür? D) X sıvısının özkütlesi Y ninkinden küçüktür. 3-D C) 16 kadar özkütlesi 0,8 g/cm3 olan sıvı ile doldurulmuş kaba K cismi bırakıldığında, kaptan 72 gram sıvı taşıyor. B) Kaplardaki sıvı kütlesi eşittir. 2-D B) 4 12. Taşma seviyesine A) Kaplardaki sıvı hacmi eşittir. 1-C Buna göre, aşağıdakilerden hangisi yanlıştır? K ve L nin özkütleleri sırasıyla dK ve dL olduğudK na göre, oranı kaçtır? (π = 3 alınız.) dL © Coşku Yayınları A) I ve II 9-B 10-A 11-D B) 12-C 3 2 E) 2,1 dK oranı kaçtır? dS C) 2 D) 5 2 E) 3 13-B 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Madde ve Özkütle 53 Kazanım Değerlendirme Testi - 2 4. Kenar uzunluğu 10 cm olan küpten yarıçapı 5 cm olan küre çıkartılıyor. 1. Buna göre, küpün geriye kalan hacmi kaç cm3 tür? (π = 3 alınız.) A) 250 C) 500 D) 700 E) 750 5. B) VK > VL > VM C) VL > VM > VK D) VM > VK > VL E) VM > VL > VK X ve Y maddelerine ait kütle - hacim grafikleri şekildeki gibidir. I. X in özkütlesi Y ninkinden büyüktür. III. M musluğu açılıp piston ok yönünde hareket ettirmek işlemlerinden hangileri yapılırsa gazın özkütlesi kesinlikle değişir? (Sıcaklık değişimi olmuyor.) B) Yalnız III D) I ve III © Coşku Yayınları I. M musluğunu açmak III. Eşit kütledeki X ve Y den; Y nin hacmi daha büyüktür. yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I C) I ve II E) II ve III İçinde V1 seviyesinde su bulunan dereceli silindire kalsiyum tablet atılınca su seviyesi maksimum V2 seviyesine çıkıyor ve çözünme bitince V3 seviyesine iniyor. II. Eşit hacimdeki X ve Y den; X in kütlesi daha büyüktür. 6. B) I ve II D) II ve III C) I ve III E) I, II ve III Sabit sıcaklıktaki saf bir maddenin kütle - hacim grafiği şekildeki gibidir. Buna göre, bu maddenin; I. 20 gramının hacmi 45 cm3 tür. yargılarından hangileri doğrudur? A) V1 A) Yalnız I B) V2 D) V2 - V1 C) V3 E) V2 - V3 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Madde ve Özkütle II. Özkütlesi 4,5 g/cm3 tür. Buna göre, açığa çıkan gazın hacmi aşağıdaki bağıntılardan hangisine eşittir? 54 Buna göre, II. M musluğu açılmadan piston ok yönünde hareket ettirmek 3. Y kabı boş olduğuna göre; Şekildeki düzenekte M musluğu kapalı iken, X gazı, sızdırmaz ve hareketli olan serbest hâldeki piston ile dengelenmiştir. A) Yalnız II A) VK = VL = VM 2. Eşit kütlelerde alınan sıvıların hacimleri VK, VL , VM olduğuna göre, bunlar arasındaki ilişki nedir? B) 300 K, L, M sıvılarının kütle - hacim grafikleri şekildeki gibidir. III. 50 gram ve 50 kg ının özkütleleri eşittir. D) II ve III B) Yalnız II E) I, II ve III C) I ve II Kazanım Değerlendirme Testi - 2 7. 11. İki özdeş küresel cisim, hac- Kesit uzunlukları 10 cm, 20 cm ve 30 cm olan dikdörtgenler prizması şeklindeki kap tamamen su ile doludur. mi V olan küresel bir cismin içine şekildeki gibi yerleştirilmiştir. Bu suyun tamamı, taban yarıçapı 5 cm olan yeterince uzun silindirik bir kaba boşaltılırsa kaptaki su yüksekliği kaç cm olur? (π = 3 alınız.) A) 50 8. B) 60 C) 70 D) 80 Buna göre, küçük kürelerden birinin hacmi kaç V dir? E) 90 A) Boş bir kap özkütlesi 1,2 g/cm3 olan sıvıyla doldurulduğunda kabın toplam kütlesi 44 gram geliyor. Aynı kap özkütlesi 2,5 g/cm3 olan sıvıyla doldurulduğunda kabın toplam kütlesi 70 gram geliyor. C) 21 D) 32 E) 45 Kütleleri eşit olan K, L, N sıvılarının hacimleri sırasıyla 2V, V ve 4V dir. C) 1 6 D) 1 8 E) 1 10 olan silindirik X cismi ile küresel Y cisminin yapıldığı maddelerin özkütleleri sırasıyla dX ve dY dir. Cisimlerin boyutları şekilde verildiğine göre, dX oranı kaçtır? dY © Coşku Yayınları 9. B) 20 1 4 B) 12. Kütleleri eşit Buna göre, kabın hacmi kaç cm3 tür? A) 18 1 2 A) 1 12 B) 1 9 C) 1 6 D) 1 3 E) 1 2 N sıvısının özkütlesi d olduğuna göre, K ve L ninki nedir? K nin L nin A) d 2d 13. B) 2d d Kütle (g) ? II C) 4d 2d D) 4d 3d Kütle(g) E) 2d 4d Hacim (cm3) 13,5 10,8 8,1 5,4 5 4 3 2 2,7 0 Hacim (cm3) I 8 ? Þekil - II Þekil - I Şekil - I deki tabloda kütle - hacim değerleri verilen maddenin grafiği Şekil - II de gösterilmiştir. 10. K ve L maddelerinin kütle - hacim grafikleri şekildeki gibidir. Buna göre, 120 g K nin hacmi, kaç g L nin hacmine eşittir? A) 20 1-C 2-A B) 30 3-E 4-E C) 40 5-E Buna göre, grafikteki I ve II yerine aşağıda verilenlerden hangisi gelmelidir? D) 60 6-D 7-D E) 720 8-B 9-E 10-A I II A) 1,0 16,2 B) 1,0 21,6 C) 2,0 18,9 D) 2,0 21,6 E) 3,0 24,3 11-D 12-A 13-B 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Madde ve Özkütle 55 BÖLÜM 2 KATILAR Boyutlardaki Değişmelerin Varlıkların Özelliklerine Etkileri Kazanım Cisimlerin boyutlarında orantılı olarak yapılan değişiklikler cismin yüzey alanı, kesit ala nı, hacim, kütle ve dayanıklılık gibi özelliklerinin de değişmesine neden olur. Ayrıca canlıların ihtiyaç ve özellikleri ile boyutları arasında sıkı bir ilişki vardır. Şimdi cisimlerin boyutlarında meydana gelen değişimlerin ne gibi sonuçlar doğurduğunu birlikte inceleyelim: 9.2.2.1 Dayanıklılık kavramını açıklar, farklı büyüklükteki canlıların dayanıklılığını karşılaştırır ve düzgün geometrik cisimlerin dayanıklılığı ile ilgili hesaplamalar yapar. DAYANIKLILIK Dayanıklılık; maddenin cinsi, yapısı gibi bir çok etkene bağlıdır. Bununla birlikte dayanıklılık; maddeye dışardan uygulanan kuvvete göre değişebildiği gibi maddenin kendi ağırlığına karşı da değişebilir. Birçok etkene göre değişebilen dayanıklılık konusunda, bu bölümde genellikle canlıların ve bazı düzgün geometrik şekle sahip cisimlerin kendi ağırlıklarına karşı dayanıklılıkları incelenecektir. Yapılan incelemelerde cisimlerin kendi ağırlıklarına karşı dayanıklılıklarının onların kesit alanın, hacmine oranı ile orantılı olduğu tespit edilmiştir. Dayanıklılık 2 Kesit alanı / Hacim Bunun için varlıkların boyutları ile ilgili bazı durumları bilmek gerekir. © Coşku Yayınları Üzerine bir kuvvet uygulanan bir cisim bu kuvvete karşı bir direnç gösterir. Ancak kuvvetin belli bir değerinden sonra cismin direnci kırılır ve cisim deforme olarak bozulur ya da parçalanır. Cisme uygulanan kuvvet çekme şeklinde olabileceği gibi sıkıştırma şeklinde de olabilir. Bir cismin üzerine uygulanan çekme ya da sıkıştırma kuvvetlerine karşı gösterdiği dirence dayanıklılık denir. Çevremizdeki cisimler üç boyutludur. Kenar uzunlukları a, b, c olan dikdörtgenler prizması şeklindeki bir kutunun a, b, c uzunlukları kutunun sahip olduğu her bir boyutun uzunluklarıdır. Ünitemizin bu bölümünde sıkça kullanacağımız boyutlardaki orantılı artış ifadesiyle, cismin her bir boyutunun aynı oranda artırıldığını ya da azaltıldığını anlayacağız. Örneğin şekilde verilen kutumuzun boyutları orantılı olarak iki kat artırıldığında cismin boyutları 2a, 2b, 2c olur. Düzgün geometrik şekilli cisimlerin hacimlerinin hesaplandığı formülleri 9. sınıfta öğrenmiştik. Bu bilgilerimize kesit alanı bilgisini de ekleyelim. Bir cismin üzerinde durduğu yüzeye paralel seçilen alana kesit alanı denir. Taban ve tavan yüzey alanları eşit olan (örneğin küp ve silindir) cisimlerde kesit alanının büyüklüğü sabittir. Ancak koni gibi taban ve tavan alanı eşit olamayan cisimlerde kesit alanı yüksekliğe göre farklı olabilir. Boyutlardaki Değişimin Kesit Alanına Etkisi Boyutları a, b, c olan kutumuzun boyutlarını iki katına çıkardığımızda kesit alanının nasıl değiştiğini birlikte inceleyelim: Cismin ilk kesit alanına Silk son kesit alanına Sson dersek: Silk = a x b = ab Sson = 2a x 2b = 4ab olur. Boyutları orantılı olarak değiştirilen bir cismin dayanıklılığı; Kesit alaný hacim oranı ile karşılaştırılabilir. 56 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Katılar Boyutlardaki Değişimin Hacme Etkisi Boyutlardaki Değişimin Kütleye Etkisi Boyutları a, b, c olan kutumuzun boyutlarını iki katına çıkardığımızda her bir boyut 2a, 2b, 2c olur. Bu durumda cismin hacminin nasıl değiştiğini birlikte inceleyelim: Önceki örneklerde gördüğümüz gibi boyutları orantılı olarak artırılan bir cismin hacminin hangi oranda arttığını inceledik. Cismin boyutlarında yapılan orantılı değişikliğin cismin kütlesini nasıl değiştirdiğini inceleyelim: Cismin ilk hacmine Vilk son hacmine Vson dersek: Vilk = a x b x c = abc Vson = 2a x 2b x 2c = 8abc Yoğunluk(d), kütle(m) ve hacim(V) arasındaki ilişkiyi hatırlarsak d = m / V idi. Boyutları artırılan cismin yoğunluğu değişmez. Bu durumda cismin boyutlarının artırılması sonucunda kütle - hacim oranı m / V sabit kalmalıdır. Diğer bir ifadeyle hacim hangi oranda artarsa kütle de aynı oranda artar. olur. Sonuçları karşılaştırdığımızda cismin kesit alanının dört kat, hacminin ise sekiz kat arttığı görülür. Bu durumu aşağıdaki çözümlü örnek ile inceleyelim: Örnek 18 Örnek 17 Özkütlesi 2 g/cm3 olan bir madde ile yapılan kürenin yarıçapı 10 cm dir. Boyutlarındaki orantılı artış sonucunda kesit alanı 9 kat artan bir küpün bu değişim nedeniyle hacmi kaç kat artmıştır? B) 5 A) 3 C) 7 D) 9 Aynı maddeden yapılan 20 cm yarıçaplı kürenin kütlesi öncekinin kaç katıdır? (π = 3 alınız.) E) 27 A) 2 Çözüm B) 4 C) 6 D) 8 E) 16 Cevap E © Coşku Yayınları Çözüm Bir kenarı a olan bir küpün kesit alanı a2 dir. Kesit alanı 9 kat arttığına göre boyutları değiştirilen cismin kesit alanı 9a2 olmalıdır. Bu durumda küpün bir kenarı 3a kadardır ve cismimizin boyutları 3 kat artırılmıştır. İlk durumda cismin hacmi a3 tür. Bir kenarı 3a olan küpün hacmi ise (3a)3 ten 27 a3 olur. Öyleyse cismimizin hacmi 27 kat artmıştır. Kürenin hacmi d= 4 3 pr tür. Yoğunluk bağıntısı olan 3 m den kütle m = d ⋅ V olur. Buradan kürenin kütleV si için; m = 4πr3 ⋅ d / 3 bağıntısı kullanılabilir. Şimdi yarıçapı 10 cm olan kürenin kütlesini bulalım: m = 4 ⋅ 3 ⋅ (10)3 ⋅ 2 / 3 = 8.000 gram bulunur. Yarıçapı 20 cm olan kürenin kütlesi ise; m = 4 ⋅ 3 ⋅ (20)3 ⋅ 2 / 3 = 64.000 gram bulunur. Cevap D Sıra Sizde - 17 Taban yarıçapı ve yüksekliği r olan silindir şeklindeki bir cismin kesit alanı A, hacmi V dir. Cismin taban yarıçapı ve yüksekliği 2 katına çıkarıldığında kesit alanı ve hacmi A ve V cinsinden ne olur? B) 4A, 4V A) 2A, 4V D) A, 4V C) 4A, 8V E) 2A, 8V Örnekte de görüldüğü gibi boyutları orantılı olarak iki kat artırılan cismin hacmi ve kütlesi sekiz kat artar. Düzgün geometrik şekle sahip cisimlerin boyutları hangi oranda artırılırsa cismin kesit alanı artış oranının karesi, kütle ve hacmi ise artış oranının kübü ile orantılı olarak artar. Sıra Sizde - 19 Sıra Sizde - 18 Yarıçapı r olan bir kürenin en büyük kesit alanı aşağıdakilerden hangisine eşittir? A) 2πr B) π2 C) 2π2 D) πr2 E) 4πr2 Aynı maddeden yapılmış içleri dolu küre ve silindirin hacimleri eşit olduğuna göre cisimlerin kütlelerinin oranı aşağıdakilerden hangisidir? A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Katılar E) 5 57 Bir Cismin Boyutlarındaki Değişimin Dayanıklılığa Etkisi Örnek 20 Aynı maddeden yapılmış içleri dolu K kübünün bir kenarı 5 cm, L küpünün bir kenarı 10 cm dir. Cisimlerin boyutları orantılı olarak artırıldığında dayanıklılıkları da değişir. Boyutları orantılı olarak artırılan iki cismin dayanıklılığı her bir cismin kesit alanı/hacim oranına bakılarak karşılaştırılabilir. Bu oran ne kadar büyükse dayanıklılık da o kadar fazladır. Buna göre; I. L nin hacmi K nin iki katıdır. II. K nin dayanıklılığı L nin iki katıdır. III. L nin dayanıklılığı K nin iki katıdır. yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve III C) I ve II E) Yalnız III Çözüm K küpünün boyutları orantılı olarak iki katına çıkarılarak L küpü elde edilmiş gibi düşünülebilir. Buna göre L nin hacmi K nin hacminin 8 katıdır. I yanlıştır. Taban yarıçapı r olan silindir şeklinde bir cisim düşünelim. Bu cismin kesit alanı yarıçapı r olan bir dairedir ve alanı πr2, hacmi ise πr2h dir. Cismin boyutları iki katına çıkarıldığında oluşan cismin dayanıklılığı aynı oranda azalır. Bu nedenle K nin dayanıklılığı L nin iki katıdır. II doğru, III yanlıştır. Bu durumda dayanıklılık: πr 2 h = 1 ile orantılıdır. h Cevap B Cismin yarıçapı ve yüksekliği iki katına çıkarılarak 2r ve 2h olduğunda ise kesit alanı 4πr2, hacmi 8πr2h olur. Dayanıklılığı ise; 4 πr 2 2 8 πr h = 1 ile orantılı olur. 2h Görüldüğü gibi boyutları iki katına çıkarılan cismin dayanıklılığı 1/2 oranında azalmıştır. © Coşku Yayınları πr 2 Sıra Sizde - 20 Aşağıdaki yargılardan hangisi yanlıştır? A) Boyutları orantılı artırılan cismin dayanıklılığı azalır. B) Cisimlerin dayanıklılığı yapıldığı maddenin cinsine bağlıdır. C) Hacmi artırılan cismin yoğunluğu artar. D) Boyutları artırılan cismin yüzey alanı artar. E) Kesit alanının hacme oranı dayanıklılık ile ilgilidir. Örnek 19 Boyutları orantılı olarak artırılan bir cismin dayanıklılığı; I. Kesit alanı/hacim II. Hacim/kesit alanı III. Kütle/hacim ile verilen oranlardan hangileri ile kıyaslanır? A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve III C) I ve II E) I, II ve III Çözüm Boyutları orantılı olarak değiştirilen bir cismin dayanıklılığı değişir. Cismin dayanıklılığının değişimi kesit alanı/hacim oranına göre değerlendirilir. Cevap A 58 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Katılar Günlük hayatta cisimlerin maruz kaldığı etkiler düşünülürse dayanıklılığın yalnız cisimlerin kendi ağırlıklarına karşı olmadığını farkederiz. Bunun için yapılmış bir takım uygulamaları görürüz. Köprü ayakları, binaların kolonları kesit alanları artırılarak dayanıklılığı artırılır. Ancak belli bir değerden sonra kesit alanı artan cismin kütlesi daha hızlı artar ve cisim kendini taşıyamaz hâle gelir. Bu nedenle binaların yapımında mühendisler tarafından dayanıklılık hesabı yapılır. Halatların yapısında da lif sayısı artırılarak halatın dayanıklılığı artırılmış olur. Canlı Varlıkların Dayanıklılıkları Bu konuya örnek olarak filleri düşünebiliriz. Filler bu kadar iri olmalarına rağmen ağırlıklarını nasıl taşıyabilir? Bir karınca ağırlığının 50 katı kadar yükü taşıyabilir. Eğer aynı özelliğe bir insan sahip olsaydı 70 kiloluk bir insanın 3500 kg taşıyabilmesi gerekirdi. İnsanın bu kadar ağırlığı taşımasının mümkün olmadığını biliyoruz. Peki acaba bir karınca orantılı olarak büyütülerek insan boyutlarına getirilmiş olsa yine ağırlığının 50 katı bir yükü taşıyabilir mi? Sorunun cevabını birlikte araştıralım: Bir cismin kesit uzunluğu artırıldığında cismin dayanıklılığı artışın karesi ile doğru orantılı olarak artarken cismin hacmi ve kütlesi artışın kübü ile doğru orantılı olarak artar. Boyu yaklaşık 10 mm olan karıncamızın boyutlarını 100 kat artırarak yaklaşık 1 m olduğunu düşünelim. Boyutları 100 kat artırılan karıncanın kesit alanı yaklaşık 1002 = 10.000 artar. Ancak karıncanın kütlesi 1003 = 1.000.000 kat artar. Kütledeki artış dayanıklılıktaki artışa göre çok daha fazladır. Dayanıklılığı kesit ala1 kat azalır. Bu durumda kanı / hacim oranına göre 100 rınca kendi ağırlığını dahi taşıyamaz hâle gelir. Ya da karıncanın bacaklarının henüz bilinmeyen çok daha dayanıklı malzemeden yaratılmış ve kaslarının da çok daha güçlü olması gerekir. Canlıların boyutları orantılı olarak artırıldığında dayanıklılıkları farklılık arzeder. Küçük yapılı canlılar kendi ağırlıklarının kat kat fazlasını rahatlıkla taşıyabilirken fil, gergedan gibi iri yapılı hayvanlar bu oranda ağırlık taşıyamazlar. Bunun da ötesinde kendi ağırlıklarını taşıyabilmeleri için vücutları özel tasarlanmıştır. Tabiattaki hiçbir şey tesadüfi değildir. İlk bakışta sıradan gibi gelen birçok şeyde harika sanatların, hassas denge ve hesaplamaların olduğu görülür. Şimdi bunlar birkaçını daha inceleyelim: Karıncaların insan boyutlarında olduğunda kendi ağırlıklarını bile taşımakta zorlanabileceğini gördük. Peki insandan daha büyük bir çok canlı vardır ve bunlar yaşamlarını sürdürebilmektedir. © Coşku Yayınları Bu açıklamalar ışığında şimdi karınca ile ilgili sorumuzun cevabını arayalım. Fil gibi iri yapılı canlıların yapılarına dikkat edildiğinde yükü taşıyan bacakların bu duruma uygun olduğu anlaşılır. Fil, gergedan gibi iri hayvanların bacakları kalın ve kısadır. Kendilerine verilen bu özellikteki bacakları sayesinde bu canlılar ağırlıklarını kolayca taşıyarak hayatlarını sürdürürler. Cüsse bakımından bizden büyük olan hayvanların (fil, bizon vs) kemik yarıçapları, kemik yapıları ile cüsselerinin oranı bizimkiyle aynı değildir. Onların kemikleri, boylarına göre daha kalındır, böylece benzer ölçülerdeki kemikleri zayıf kılacak ölçü değişikliği telafi edilmiş olur. Kedigiller familyası içerisinde ev kedileri gibi küçük türlerden arslan ve kaplan gibi büyük türlere kadar çeşitlilik vardır. Arslan veya kaplan gibi büyük türler kedilerin bütün vücut uzuvlarının orantılı olarak büyütülmesi ile elde edilemez. Bunu görmek kolaydır. Büyük türlerde dayanıklılığı artırmak için bacaklar orantılı olarak büyütülmeyip vücuda nispeten daha kalındır. Bir kaplan kediye benzemesine rağmen kaplanın boyutları, kedinin orantılı olarak büyütülmüş hali değildir. Kaplanın bacakları ve kemikleri kediye göre orantılı olarak kıyaslandığında daha kısa ve kalın, dolayısıyla daha dayanıklıdır. 2. Ünite : Madde ve Özelliklleri / Katılar 59 Bazı geometrik yapılı cisimlerin kesit alanı, yüzey alanı, hacim ve kesit alanı / hacim tablosu. Kesit alaný Yüzey alaný Sıra Sizde - 21 Kesit alaný Hacim Hacim Aşağıdaki canlılardan hangisi bacak yapılarının dayanıklılığı açısından diğerlerinden farklıdır? a2 6a2 1 a a3 r2 2r2+2rh r2h 1 h r2 4r2 4 3 r 3 3 4r 2(ab+bc+ac) 1 c abc © Coşku Yayınları ab Örnek 21 1 m uzunluğunda bir demir çubuk, bir ucundan sabitlenerek yatay tutulduğunda çubuğun diğer ucunda bir eğilme görülmez. Ancak çubuk orantılı olarak 10 kat büyütüldüğünde bir ucundan sabitlenerek yatay tutulursa bu durumda boştaki ucun eğildiği görülür. Bunun nedeni aşağıda verilenlerden hangisi ile açıklanabilir? A) Dayanıklılığın azalması Cisimlerin boyutları artırıldığında ağırlıkları dayanıklılıklarından daha fazla artar. Bu nedenle orantılı olarak büyütülen cisimlerin taşımak zorunda kaldıkları ağırlık artar. Cisimler küçüldüklerinde ise dayanıklılıklarının arttığı söylenebilir. Küçük hayvanların dayanıklılıklarındaki avantajlara bilinen bir örnek verelim: B) Yoğunluğun azalması C) Hacmin artması D) Yüzey alanının artması E) Kesit alanının artması Çözüm Cismin boyutları artırıldığında kesit alanında meydana gelen büyüme hacim ve kütlede meydana gelen artıştan daha azdır. Bu nedenle cismin dayanıklılığı azalır. Ve cisim kendi ağırlığını taşıyamadığı için eğilme meydana gelir. Doğru cevap A seçeneğinde verilmiştir. Cevap A 60 Bir halter sporcusunu düşünelim ve sporcumuzun boyutlarını iki katına çıkaralım. Sporcumuzun kemiklerinin dayanıklılığı dört katına çıkar. Ancak kendi kütlesi de sekiz katına çıkar ve sporcu ilk duruma göre 8 kat daha büyük bir ağırlığa ulaşır. Sporcunun kendi ağırlığını dahi taşıması için 8 kat kuvvetli olması gerekir. 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Katılar Bir kedi 3 - 4 m yüksekten yere düştüğünde fazla bir zarar görmezken, aynı yükseklikten düşen bir insan veya fil olursa, ölüme kadar varabilecek büyük zararlar olabilir. Hatta bir böcek çok daha yüksek bir yerden düştüğünde hiç bir şey olmamış gibi yürüyerek oradan uzaklaşır. Boyut Değişiminin Yüzey Alanına Etkileri Bir fil çok büyük olduğundan bacakları oldukça kalındır. Fakat en büyük hayvan olan balina filden 40 kat daha ağır olabilir, ancak kemikleri aynı oranda kalın değildir. Yine de yeterince güçlüdürler, çünkü onları su destekler. Ancak karaya vuran bir balinanın kemikleri kendi ağırlığını taşıyamaz ve kaburgaları kırılır. Bir cismin boyutları orantılı olarak artırıldığında cismin yüzey alanının nasıl arttığını inceleyelim. Hesaplamalardaki kolaylık için küp şeklinde bir cisim seçelim. Küpümüzün bir kenarı a kadar olsun. Bu durumda küpün hacmi a3 olurken yüzey alanı 6a2 olur. Küpün kenar uzunluğunu iki katına çıkararak 2a alalım. Bu durumda küpün hacmi 8a3 olurken yüzey alanı 24a2 olur. Sistemin ölçeğini büyüttüğümüzde kendi ağırlığı dayanıklılığından daha büyük olacaktır. Bu sadece hayvanlarda değil, bütün fiziksel sistemlerde geçerlidir. Binalar hayvanlara göre daha büyük olabilirler, çünkü onların yapı malzemeleri öbürlerinkine göre daha dayanıklıdır. İnşa edilen tüm yapılarda dayanıklılık özel olarak mühendisler tarafından hesaplanır. Binanın boyu artırıldıkça taşınan ağırlığın artması nedeniyle yapının çok daha sağlam malzemelerden yapılması gerekir. Sonuçlar karşılaştırıldığında küpün hacmi 8 kat artarken yüzey alanı 4 kat artmıştır. Yüksek dağların kendi üzerine çökmemesi için içleri boşluksuz yapıdadır. İçinde boşluk olsaydı yüksekliği nedeniyle dağlar kendi üzerine çökerdi. 10,000 metre yüksekliğinde bir bina asla inşa edilemez. Bir devin kemiklerinin kalın olması gibi yeryüzünde dağ cesametinde bir cismin tamamının dolu olması gerekir. Aksi halde şimdiye kadar bilinmeyen bir malzemeden yapılmış olması gerekirdi. Bazı bilim kurgu filmlerde konu edilen dev canlıların var olması yukarıda geçen kurallar nedeniyle mümkün değildir. Dev boyutlardaki canlılar olsaydı bunlar belki de kendi ağırlıklarını bile taşıyamayan hantal canlılar olurdu. © Coşku Yayınları Kütle artışı hacimle doğru orantılı olduğundan kenar uzunluğu 2 kat artan küpün kütlesi de 8 kat artar. Buradan da anlaşılacağı gibi boyutları belirli bir oranda artırılan bir cismin yüzey alanı artışı, hacim artışı ile aynı oranda değildir. Bu nedenle boyutları orantılı artırılan cisimlerin yüzey alanı / hacim oranı azalır. Bir cismin ya da canlının yüzey alanı/hacim oranı cisimlerin yapıları ve canlıların yaşamsal özellikleri ile ilgilidir. Bir cismin ya da canlının yüzey alanı / hacim oranının ne gibi sonuçları olduğunu inceleyelim: İri patateslerden oluşan 1 kg patates ile küçük patateslerden oluşan 1 kg patates alalım. Bu patateslerin kabukları soyulduğunda hangi patates grubundan daha fazla kabuk çıkar? Yukarıdaki açıklamalardan sonra bu sorunun cevabı kolayca verilebilir. Patatesler küçüldükçe yüzey alanları artacaktır. Bu nedenle küçük patateslerden oluşan 1 kg patatesten daha fazla kabuk çıkar. Cisimlerin boyutlarındaki artış sonucu hacimlerindeki artış yüzey alanlarındaki artıştan daha fazladır. Canlıların da vücut yüzey alanlarının büyüklüğü, onların bazı yaşamsal faaliyetleri için büyük önem taşır. 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Katılar 61 Kazanım Pekiştirme - 8 Kazanım Pekiştirme - 6 Aşağıdaki yargıları doğru ya da yanlış olmalarına göre değerlendirerek doğru çıkışı bulunuz. Aşağıdaki cümlelerde bırakılan boşluklara uygun olan sözcükleri yazınız. 1. Cismin, tabana paralel seçilen yüzeyine .............. Boyutlarý orantýlý olarak artýrýlan cismin kesit alaný ayný oranda artar. ............... denir. 2. Kürenin kesit alanı .................. dir. Doðru 3. Kenar uzunluğu yarıya düşürülen bir kübün hacmi Yanlýþ .................. de birine düşer. Filin yüzey alanýnýn hacmine oraný karýncanýnkinden büyüktür. 4. Bir cismin üzerine uygulanan çekme ya da sıkıştırma kuvvetlerine karşı gösterdiği dirence .................. denir. Doðru 5. Dayanıklılık cismin kesit alanı ile .............. orantılı Hacmi artan cismin yüzey alaný azalýr. Yanlýþ Doðru Yanlýþ hacmi ile .............. orantılıdır. 6. Boyutları orantılı olarak artırılan bir cismin dayanık- lılığı; .................. .................. oranı ile karşılaştırılabilir. 7. Cisimlerin © Coşku Yayınları boyutları hangi oranda artırılırsa ........................... da aynı oranda azalır. Kazanım Pekiştirme - 7 Aşağıdaki cümleleri doğru - yanlış olarak değerlendiriniz. Hacmi artan cismin yüzey alaný azalýr. Binalar, dayanýklýlýklarý en fazla olacak þekilde yapýlýr. Hacmi sekiz kat artan kürenin kesit alaný 16 kat artar. Doðru Yanlýþ Doðru Yanlýþ Doðru Yanlýþ 1 3 5 2 4 Kazanım Pekiştirme - 9 Aşağıdaki kavram haritasını uygun kavramlar ile doldurunuz. 1. Boyutları orantılı olarak artırılan bir cismin kesit alanı ve hacmi aynı oranda artar. 2. Bir cismin dayanıklılığı kesit alanına bağlıdır. 3. Boyutları orantılı olarak artırılan bir cismin dayanıklılığı azalır. 4. Boyutları orantılı olarak artırılan cismin kütlesindeki artış oranı hacmindeki artış oranı ile aynıdır. 5. Yüksek bir yerden düşen küçük yapılı canlılar büyük yapılı canlılara göre daha az zarar görür. 62 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Katılar 6 Kazanım Pekiştirme - 10 Kazanım Pekiştirme - 13 Aşağıda verilen cisimler ile bu cisimlere ait kesit alanlarını eşleştiriniz. Cam macunundan küre şeklindeki bir cisim bozularak önce iki özdeş küre daha sonra bu iki küre de bozularak üç özdeş küre yapılıyor. Her durumda cisimlerin toplam yüzey alanları sırasıyla S1, S2, S3 olduğuna göre bunlar arasındaki ilişkiyi kutucuğa yazınız. Kazanım Pekiştirme - 11 Şekildeki küresel cisimleri boyamak isteyen Ahmet, her bir küre için kullandığı boya miktarını cisimlerin hacmine oranlayarak bir değer elde ediyor. © Coşku Yayınları Buna göre Ahmet’in her bir küre için elde ettiği değerleri küre isimlerine göre büyükten küçüğe sıralayarak kutucuğa yazınız. Kazanım Pekiştirme - 14 1. Karaya çıktığında kemiklerinin kendi ağırlığını taşıyamadığı en büyük memeli hayvan 2. Cisimlerin dayanıklılığı ile ilgili büyüklük 3. Hacimle aynı oranda artar 4. Kulakları ses duymak dışında özel görevi olan iri bir hayvan 5. Sıcak kanlı küçük bir hayvan Kazanım Pekiştirme - 12 6. Yaşamın sürmesi için gerekli olan Aşağıda verilen canlıları; yüzey alanı / hacim oranlarına göre büyükten küçüğe sıralayınız. 7. Kesit alanı dairesel olan bir geometrik cisim 8. Gerilme ve sıkıştırmalara cisimlerin gösterdiği direnç 9. Dayanıklılık ile ters orantılı, maddelerin temel bir özelliği 10. Yüzey alanı/hacim oranı en küçük cisim 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Katılar 63 Kazanım Değerlendirme Testi - 3 1. A) Oksijensiz kalışları B) Güneş ışınlarına maruz kalışları C) Kemiklerinin, ağırlıklarına dayanamayıp kırılması D) Vücut sıcaklıklarındaki değişim E) Derilerinin kuruması Buna göre, hangi öğrencilerin yorumları doğrudur? A) Yalnız Fatih B) Yalnız Sümeyye C) Yalnız Merve D) Fatih ve Sümeyye E) Fatih ve Merve 5. © Coşku Yayınları 2. Balinalarkarayavurduktan kısa süre sonra ölürler. Balinaların bu ölümlerinin en doğru nedeni nedir? 10. sınıfa yeni başlayan öğrenciler Fizik dersinin 1. ünitesindeki dayanıklılıkla ilgili yorumlar yapıyor. 4. Midilli ve İngiliz atlarının eşit ölçekli görünümleri şekildeki gibidir. Buna göre, I. Midilli atının dayanıklılığı İngiliz atının dayanıklılığından büyüktür. Yukarıda verilen kedigillerden üç hayvan aynı yükseklikteki ağaçtan düştüklerinde hasar görürler. II. Midilli atının “yüzey alanı / hacim” oranı İngiliz atınınkinden büyüktür. En az hasar görenden, en çok hasar görene doğru sıralama nasıl alır? A) I ; II ; III B) I ; III ; II D) III ; II ; I III. İki atın kemik yapıları farklıdır. C) II ; III ; I yargılarından hangileri söylenebilir? E) II ; I ; III A) Yalnız I 3. D) II ve III C) I ve II E) I, II ve III Silindirik bir tel, P yükünü ancak taşıyabiliyor. Tellerin kesit alanı ile taşıyacakları ağırlık doğru orantılı olduğuna göre, telin yarıçapı 2 katına çıkarıldığında en fazla kaç P yük taşıyabilir? A) 1 64 B) Yalnız II B) 2 C) 4 D) 8 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Katılar E) 16 6. Bir kenarı 10 cm olan kübün yüzey alanı, bir kenarı 5 cm olan kübün yüzey alanından kaç cm2 fazladır? A) 150 B) 300 C) 450 D) 500 E) 600 Kazanım Değerlendirme Testi - 3 7. 9. Aynı maddeden yapılmış şekildeki K, L, M silindirlerinin hacimleri arasındaki ilişki M>K=L dir. Aynı maddeden yapılmış K ve L dikdörtgen prizmaları yere şekildeki gibi konulmuştur. Buna göre, silindirlerinin dayanıklılıkları arasındaki ilişki nedir? Buna göre; A) K = L = M B) K > L = M II. L nin hacmi K ninkinden büyüktür. C) M > L > K D) K = L > M III. L nin yüzey alanı K ninkinden büyüktür. I. K nin dayanıklılığı L ninkinden büyüktür. E) K > M > L yargılarından hangileri kesinlikle doğrudur? A) Yalnız I 8. © Coşku Yayınları kilolardaki insanların dayanıklılıklarının büyükten küçüğe doğru sıralanışı hangisidir? A) I, II, III II B) III, II, I Küp, prizma ve silindir gibi cisimlerin dayanıklılığıyla ilgili yukarıda verilen kavram haritasının doğru olabilmesi için I, II, III kutularına hangi kavramlar yazılmalıdır? 1-D E) I ve III 10. Resimdeki farklı boy ve I D) I ve II C) Yalnız lII B) Yalnız II D) I, III, II C) II, III, I E) III, I, II III Hacim Kesit alanı A) Kesit alaný Üç boyuttaki azalış Kesit alaný B) Kesit alanı Hacim Üç boyuttaki artış Yüzey alaný Yüzey alanı C) Hacim Kesik alanındaki artış Hacim Kesit alanı D) Yüzey alaný Yüzey alanındaki artış yargılarından hangileri doğrudur? Kesit alaný E) Yüzey alanı Hacim Üç boyuttaki artış A) Yalnız I 2-B 3-C 4-C 5-E 6-C 7-B 8-B 11. Şekildeki silindirin yarıçapı ve yüksekliği 2 katına çıkarılıyor. Buna göre, I. Kesit alanı dört katına çıkar. II. Hacmi sekiz katına çıkar. III. Dayanıklılığı yarıya iner. 9-A 10-D D) II ve III B) I ve II C) I ve III E) I, II ve III 11-E 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Katılar 65 BÖLÜM 3 AKIŞKANLAR ve PLAZMALAR Kazanım Çözüm Katı ve sıvıların belirli bir hacimleri vardır. Ancak katılarda tanecikler birbirlerine göre hareketsiz iken sıvılarda tanecikler birbirleri üzerinde kayarak yerdeğiştirebilir. I ve II de verilenler hem katı hem de sıvılar için söylenebilir. 9.2.3.1 Yapışma (adezyon) ve birbirini tutma (kohezyon) olaylarını günlük hayat örnekleriyle açıklar. Cevap C SIVILAR Kohezyon Kuvveti Sıvı tanecikleri üzerine bir kuvvet uygulandığında sıvı taneciklerini birarada tutan çekme kuvveti itme kuvvetine dönüşür ve sıvı tanecikleri birbirlerine daha fazla yaklaştırılamaz. Bu özellikleri nedeniyle sıvılar sıkıştırılamaz. © Coşku Yayınları Sıvıyı meydana getiren tanecikler katılarda olduğu gibi birbirlerine göre sabit konumlarda değildir. Tanecikler arasındaki çekim kuvvetleri katılarda olduğu kadar güçlü olmaması nedeniyle sıvı tanecikleri birbirlerinin üzerinden kayarak konumlarını değiştirebilir. Bu nedenle sıvıların belirgin bir şekli yoktur ve içine konuldukları kabın şeklini alırlar. Sonuç olarak sıvıların; Adezyon Kuvveti Belirli bir hacimleri vardır, İçinde bulundukları kabın şeklinin alırlar, Sıkıştırılamazlar. Örnek 22 I. Belirli bir hacimleri vardır. II. Sıkıştırılamazlar. III. Tanecikleri birbirleri üzerinden kayabilir. Yukarıda verilenlerden hangileri hem katılar hem de sıvılar için doğrudur? A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve III 66 Bir damlalığa birkaç damla su çektikten sonra temiz bir tabağa bir damla su damlatınız. Su damlasının küreye yakın bir şekilde küçük bir su topu gibi durduğunu görürsünüz. Su taneciklerini bu şekilde bir arada tutan kuvvet, su molekülleri arasındaki elektriksel çekim kuvvetidir. Tüm sıvı maddelerin molekülleri arasında var olan bu çekim kuvvetine kohezyon kuvveti denir. Şimdi birkaç damlayı birbirine yakın olacak şekilde tabağa damlatınız. Bir çatalın ucuyla dokunarak damlaları birbirlerine yaklaştırdığınızda damlaların kolayca birleşerek daha büyük bir damla oluşturduğunu görürsünüz. Damlaların bu şekilde birleşmesi su molekülleri arasındaki kohezyon kuvvetlerinin etkisidir. Ancak damla büyüdükçe şekli bir küre gibi olamaz ve daha yassı bir şekil alır. Bu da yerçekimi kuvvetinin kohezyon kuvvetinden büyük olması sebebiyledir. C) I ve II E) I, II ve III 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Akışkanlar ve Plazmalar Temiz bir tabağa birkaç damla su damlattıktan sonra tabağı ters çevirerek su damlalarının yere düşüp düşmeyeceğini gözlemleyelim. Eğer su damlaları uygun büyüklükte ise su damlalarının tabağa yapışarak düşmediğini görürüz. Bu durum su tanecikleri ve tabak arasında bir çekim kuvveti olduğunu gösterir. Bir maddenin kendi molekülleri arasında çekim kuvveti olduğu gibi farklı maddelerin tanecikleri arasında da elektriksel kuvvetlerin sebep olduğu çekim kuvveti vardır. Farklı maddelerin tanecikleri arasındaki bu çekim kuvvetine de adezyon kuvveti denir. Ters çevirdiğimiz tabaktan su damlalarının düşmemesinin nedeni su tanecikleri ile tabağın yapıldığı maddenin tanecikleri arasındaki adezyon kuvvetidir. Bir bal kaşığını balın içine tamamen daldıralım. Daha sonra kaşığı hızla dışarı çekelim. Bal kaşığının balın içinden kolayca çıkmadığını görür ve bir direnç kuvveti ile karşılaşırız. Bal tanecikleri arasındaki kohezyon kuvveti bu dirence neden olur. Kaşığı dışarı çıkardığımızda ise bir miktar balın kaşığa yapıştığını görürüz. Bu yapışmanın sebebi de kaşık ve bal arasındaki adezyon kuvvetidir. Bir sıvının katı bir yüzeye yapışması o yüzeyi ıslatması olarak adlandırılabilir. Metal bir kaşık bal içine batırılıp çıkarıldığında çok miktarda bal kaşığa yapışır. Ancak aynı kaşık temiz iken su içine daldırılıp çıkarıldığında ise çok daha az suyun kaşığa yapıştığı görülür. Aynı kaşık cıva içine batırıldığında ise kaşığa cıvanın hiç yapışmadığı görülür. Sıvıların başka bir maddeye yapışması adezyon ve kohezyon kuvvetlerinin bir sonucu olarak gerçekleşir. Bal ve kaşık arasındaki adezyon kuvveti, bal tanecikleri arasındaki kohezyon kuvvetinden büyük olması nedeniyle bal kaşığa yapışır. Örnek 23 I. Damlanın tek parça hâlinde olması kohezyon kuvveti etkisi iledir. II. Damlanın muslukta asılı kalması adezyon kuvveti etkisi iledir. III. Damlanın ağırlık kuvveti adezyon kuvvetinden küçük ise damla muslukta asılı kalır. Yukarıda verilenlerden hangileri musluğun ucundaki damla için doğrudur? B) Yalnız II D) I ve III C) I ve II E) I, II ve III Çözüm Maddenin kendi tanecikleri arasında olan kohezyon çekim kuvveti sıvı taneciklerini bir arada tutar. I nolu yargı doğrudur. Madde taneciklerinin diğer bir madde tanecikleri arasındaki çekim kuvveti adezyon nedeni ile su damlası musluk ucunda asılı durabilir. II nolu yargı doğrudur. © Coşku Yayınları A) Yalnız I Aynı şey su için de söylenebilir. Su ve kaşık arasındaki adezyon kuvveti, bal ve kaşık arasındaki kadar değildir. Bu nedenle daha az su kaşığa yapışır. Cıva molekülleri arasındaki kohezyon kuvvetinin, cıva ile kaşık arasındaki adezyondan daha büyük olması nedeniyle cıva tanecikleri kaşığa yapışmaz. Bir kap içindeki sıvıların kaba temas eden kenar kısımları eğikleşir. Bu eğiklik sıvının türüne göre değişiklik gösterir. Örneğin bir miktar su, temiz bir cam kaba konulduğunda suyun kaba değen kısımlarının yukarıya doğru kıvrıldığı görülür. Cam kaba cıva konulduğunda ise cıvanın aşağı doğru kıvrıldığı görülür. Şimdi bunun nasıl gerçekleştiği üzerinde duralım: Damlanın ağırlığı belirli bir değere ulaşana kadar adezyon kuvveti ile dengelenir. Damla musluğun ucunda durabildiğine göre adezyon kuvveti damlanın ağırlığından büyük olmalıdır. III. yargı da doğrudur. Cevap E Sıra Sizde - 22 Aşağıda verilen örneklerden hangisinde kohezyon ya da adezyon kuvvetinin bir etkisinden bahsedilemez? Bir kap içine konulan sıvının kaba temas eden kısımlarının hangi yönde eğikleşeceği sıvının kohezyon kuvveti ile sıvı - kap arasındaki adezyon kuvvetine göre şekillenir. Sıvı molekülleri arasındaki kohezyon kuvveti, sıvı ile kabın yapıldığı maddenin adezyon kuvvetinden küçük ise kaba temas eden yukarı doğru eğikleşerek bir miktar yükselir. Cam kaba konulan suyun kenarlarının yükselmesi bu nedenledir. Cam kaba konulan cıvanın kenar kısımları ise aşağıya doğru bükülür. Bu ise cıvanın kohezyon kuvvetinin, cıva ve cam arasındaki adezyon kuvvetinden büyük olması sebebiyledir. 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Akışkanlar ve Plazmalar 67 hangi halde olacağını belirler. Katıların molekülleri arasında çekim kuvveti çok daha fazla olması nedeniyle moleküller birbirlerine göre hareketsizdirler. Sıvı molekülleri arasındaki elektriksel çekim kuvveti katılarda olduğu kadar güçlü değildir. Bu nedenle sıvı molekülleri katılara göre daha serbesttir ve birbirleri üzerinde kolayca hareket edebilirler. Kazanım 9.2.3.2 Yüzey gerilimi ve kılcallık olaylarını açıklar. Sıvı içindeki bir moleküle şekilde görüldüğü gibi her yönde bir çekim (kohezyon) kuvveti etki eder. Bu durumda sıvı içlerindeki bir molekül üzerindeki kuvvet lerin birbirini dengeleyerek molekülün dengede olduğu söylenebilir. Ancak yüzeydeki moleküllere etkiyen kuvvetler dengelenmemiş olmaları nedeniyle sıvı üzerine bir baskı uygularlar. Bu baskı, sıvıyı, en uygun şekil olan küre şekline getirmeye çalışır. Küçük su damlalarının küre şeklinde olması bu nedenledir. Ancak sıvı miktarı fazla ise yüzeydeki moleküllerin oluşturduğu baskı sıvı yüzeyindeki moleküllerin gergin bir zar gibi davranmasına neden olur. Durgun hâldeki sıvıların yüzeyleri çok ilginç bir davranışta bulunur. Sıvı yüzeyleri sanki gergin haldeki bir zar ile kaplıymış gibidir. Bir bardak taşma düzeyine kadar su ile doldurulduğunda bardaktan taşmadan önce su seviyesinin bombeleştiği görülür. Bir musluğu çok az miktarda açıp suyun musluğun ucunda birikmesi sağlanırsa musluğun ucundaki su, sanki bir zar içinde duruyor ve akamıyormuş gibi bir his uyandırır. Yağmur sonrası yaprakların üzerindeki ve dalların uçlarındaki su damlaları her zaman bizde bu hissi uyandırır. Yeteri kadar küçük olan su damlacıkları, uygun bir zemin üzerinde küçük su kürecikleri gibi görülür. © Coşku Yayınları Yüzey Gerilimi Cisimlerin bir sıvıda yüzüp yüzmeyeceği yoğunluklarına bakılarak anlaşılabilir. Örneğin çeliğin yoğunluğu suyun yoğunluğundan yaklaşık yedi kat daha fazladır. Bu nedenle çelikten yapılmış bir dikiş iğnesi ya da ataş suya bırakıldığında yüzemez ve suyun dibini boylar. Ancak uygun bir şekilde suyun yüzeyine bırakılınca yüzebildikleri görülür. Daha önceden cisimlerin sıvılardaki yüzmeleriyle ilgili bilgilerimize ters olan bu durum ve yukarıda bahsettiğimiz durumlar suyun yüzey gerilimi sayesinde gerçekleşir. Şimdi sıvı yüzeylerinde yüzey geriliminin nasıl oluştuğunu inceleyelim: Maddeyi oluşturan moleküller arasında elektriksel çekim kuvveti vardır. Bu kuvvetlerin büyüklüğü maddenin 68 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Akışkanlar ve Plazmalar Çelikten yapılmış atacın su yüzeyinde yüzmesi su moleküllerinin oluşturduğu yüzey gerilimi nedeniyledir. Ancak yüzeyde oluşan bu gerilim çok güçlü değildir. Örneğin ataç suya dik olarak bırakılırsa su yüzeyi tarafından dengelenemez. Katı bir zemin üzerindeki bir cismin ağırlığı nasıl yüzey tepki kuvveti ile dengeleniyorsa, sıvının yüzey gerilimi de aynı şekilde bir zemin gibi cismin ağırlığını dengeleyebilir. Su üzerinde duran böcek veya iğneye dikkat edildiğinde suya temas eden kısımlarda, suyun içe doğru büküldüğü bir anlamda esnediği görülebilir. Bu denge halidir. Bu denge bozulduğunda zar görevi gören yüzey gerilimi bozulur ve cisim suya batar. Su içine batırılan bir fırçanın tüyleri su içinde dağınık ve serbest halde olurken su dışına çıkarıldığında tüyler birbirine yapışır. Aynı durum deniz ya da havuza dalan bir kişinin saçlarında da görülür. Su altında saçları serbestçe dalgalanırken su dışına çıktığın da saçlar birbirine yapışık bir görünümde olur. Bu iki durumda da sıvıların yüzey gerilimi sonucudur. Örnek 24 Metal 1 TL üzerine bir miktar su konulduğunda suyun tek parça hâlinde resimdeki gibi durduğu gözleniyor. Suda yaşayan birçok böcek türü yukarıda anlattığımız fizik kaidelerini kullanarak hayatını sürdürür. Bunlara en güzel örnek su örümceğidir. Su örümceği, su üzerinde yüzey geriliminden dolayı oluşan zarın üzerinde yürür. Buna göre; I. Kohezyon kuvveti su taneciklerini bir arada tutar. II. Adezyon kuvveti suyun para üzerinden hemen akmasını engeller. III. Su miktarı azaltıldığında su para üzerinden taşabilir. yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I Su üzerine yapışıp kalmaması için ayaklarının ucunda hidrofob balmumuna bulanmış kıllardan oluşan kadifemsi sık bir örgü mevcuttur. Suda yaşayan Gerris gibi birçok böcek türü de hidrofili ve hidrofobi sayesinde değişik şekillerde hayatlarını sürdürürler. D) I ve III C) I ve II E) I, II ve III Çözüm Maddenin kendi tanecikleri arasında olan kohezyon çekim kuvveti sıvı taneciklerini bir arada tutar. I nolu yargı doğrudur. © Coşku Yayınları Sabun ve deterjanların suyun yüzey gerilimini azaltıcı etkileri vardır. Temizlik yapılabilmesi için suyun yüzey geriliminin düşürülmesi gerekir. Kirler cisimlerin kıvrımlarına ya da giysilerinin ince liflerinin arasına girerek adezyon kuvveti ile cisme yapışır. Bu kirlerin uzaklaştırılabilmesi için kir olan maddenin yüzey gerilimi düşürülerek kolayca parçalanması ve cisimden uzaklaşması sağlanmalıdır. B) Yalnız II Madde taneciklerinin diğer bir madde tanecikleri arasındaki çekim kuvveti adezyon nedeni iledir. Su damlası para üzerinde durabilir. II nolu yargı doğrudur. Damlanın ağırlığı belirli bir değere ulaşana kadar adezyon kuvveti ile dengelenir. Damla miktarı azaldığında değil arttığında su, para üzerinden taşabilir. III nolu yargı yanlıştır. Cevap C Suyun yüzey geriliminin büyük olması, yıkanacak olan kirli malzemenin gözeneklerine girmesini güçleştirir. Sıra Sizde - 23 Bu da istenmeyen bir durumdur. Bu durumda temizlik tam olarak yapılmış olmaz. İçine deterjan katılan suyun yüzey gerilimi düşer. Yüzey gerilimini düşüren deterjan maddeleri su ile kire ulaşır. Yüzey gerilimi düşen ve küçük parçalara ayrılan kir, suya karışır ve temizlenmek istenen cisimden uzaklaştırılmış olur. Aşağıdakilerden hangisi yüzey geriliminin bir sonucu değildir? A) Küçük su damlalarının küresel şekil alması B) Denizden çıkan çocuğun saçlarının birbirine yapışması C) Demirden yapılmış büyük gemilerin suda yüzebilmesi D) Bir kap içine kabın hacminden daha fazla sıvı koyulabilmesi E) Bazı küçük canlıların su üzerinde suya batmadan durabilmesi 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Akışkanlar ve Plazmalar 69 Kılcallık Sıvıların sıcaklığı artırıldığında yüzey gerilimleri azalır. Bu nedenle çamaşır ve bulaşıklar sıcak su ile yıkandığında daha iyi sonuç elde edilir. Bir sıvının yüzey gerilimini azaltan maddelere yüzey etkin madde (surfaktan) denir. Temizlik amaçlı kullanılan deterjanlar yüzey gerilimini azaltan yüzey etkin maddeler içerir. Bir sıvı içine eklenerek oluşturulan çözeltide çözünen madde, eklendiği sıvının yüzey gerilimini düşürdüğü gibi artırabilir de... Bir sıvı içine batırılan ince borularda sıvıların yükseldiği veya tam tersi olarak sıvı seviyesinin azaldığı görülür. Bu olay da kohezyon ve adezyon kuvvetlerinin etkisi ile gerçekleşir. Örneğin cam ile su arasındaki adezyon kuvveti, suyun kohezyon kuvvetinden büyüktür. Bu nedenle yeteri kadar ince bir cam boru, su içine batırıldığında cam boru içindeki su seviyesi yükselir. Metrelerce yükseklikteki ağaçların en üst dallarının ucundaki yapraklara suyun ulaşması bu şekilde gerçekleşir. ­ Ko­hez­yon kuv­ve­ti < Ad­ez­yon kuv­ve­ti ise sý­vý ka­tý­ya ya­ pý­þýr ve ka­tý­yý ýs­la­týr. Cam ile cıva arasındaki adezyon kuvveti, cıvanın kohezyon kuvvetinden küçüktür. Bir cam boru, cıva içine batırıldığında ise boru içindeki cıva seviyesi azalır. Ko­hez­yon kuv­ve­ti > Ad­ez­yon kuv­ve­ti ise sý­vý ka­tý­ya ya­ pýþ­maz ve ka­tý­yý ýs­lat­maz. Yüzey gerilimi, sıcaklığa ve sıvıyla temas ettirilen kimyasal maddelere bağlı olarak değişim gösterebilir. alçalması olayına kılcallık denir. © © Coşku Yayınları Yayınları Sıvıların bu şekilde ince borular içinde yükselmesi ya da Suyun yüzey gerilimi, herhangi bir sıvının yüzey geriliminden (cıva hariç) büyüktür. Sıvı yüzeyinde herhangi bir moleküle etkiyen kuvvetlerin bileşkesi sıvının içine doğrudur. Yüzeydeki moleküllerin bu şekilde içeriye doğru uygulanan bir kuvvete maruz kalmasıyla sıvının yüzeyi mümkün olduğunca küçülür. Diğer bir deyişle sıvılar yüzey alanını küçültme eğilimi gösterirler. Yüzey - hacim oranının en küçük olduğu şekil küre oldugu için sıvı tanecikleri küre şeklinde olmaya eğilimlidir. 70 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Akışkanlar ve Plazmalar Silindirik bir boruda bir sıvının ne kadar yükseleceği ya da alçalacağı, sıvının yüzey gerilim kat sayısı ile doğru orantılı; sıvının yoğunluğu, yerçekim ivmesi ve borunun yarıçapı ile ters orantılıdır. Bir kağıt parçasının, bir kesme şekerin ya da pamuklu bir kumaş parçasının bir ucu su içine batırıldığında suyun bu ortamlarda yükseldiği görülür. Kağıt peçetelerde de aynı durum gözlenebilir. Bu durum kılcallık etkisi sonucu gerçekleşir. Bir cam kaba konulan suyun kohezyonu kabın uyguladığı adezyondan küçük kalır. Böylece su cama yapışır ve camı ıslatır. İnce bir boru içerisindeki su ise boru çeperleri tarafından çekilerek adezyonun sıvı ağırlığı ile dengelendiği noktaya kadar yükseltilir. Bu olaya kapilarite (kılcallık) tesiri denir. Bu kılcallık kanunu sayesinde topraktan emilen su ağaçların çok ince taşıma borularında kökten en yüksekteki yaprağa kadar yükselir. Günlük hayatımızda kullandığımız birçok madde, cıva tarafından ıslatılamazken su tarafından ıslatılır. Eğer suyun kohezyonu cıva gibi yüksek olsaydı, vücudumuzu ve elbiselerimizi ıslatmazdı; böylece sudan istifademiz imkânsız olurdu. Teknolojik uygulamalarda çeşitli katkı maddeleri ile sıvının veya katının özelliklerini değiştirerek kohezyon ve adezyon kuvvetlerinin büyüklüğünü değiştirmemiz mümkündür. Mum yanarken, alevden çıkan ısı, fitilin dibindeki katı mumu sıvılaştırır. Bu eriyik, kılcal hareket sonucu fitilden yukarı doğru çıkar, sonra da ısı nedeniyle buharlaşır. Bu mumun fitili pamuk ipliği olmak zorundadır. Mum buharının yanmasıyla da alev oluşur. Bu böyle bir döngü hâlinde, mum bitene dek devam eder. Laboratuvarlarımızda kullandığımız ispirto ocakları da kılcallık etkisi ile iş gören bir araçtır. Pamuk ipliklerinden yapılmış fitilde kılcallık etkisi ile ispirto yükselir. Ucu tutuşturulan fitilde ispirto yanmaya başlar ve ısı verir. Örnek 25 I. Kılcallık adezyon kuvvetlerinin bir sonucudur. II. Kılcal borularda sıvının yükselme miktarı kılcal borunun yarıçapı ile ters orantılıdır. III. Tüm sıvılar kılcal borularda yükselir. © Coşku Yayınları Eski dönemlerde yaygın olarak kullanılan gaz lambalarında kılcallık etkisi görülür. Gaz lambası, yakıtı gaz yağı olan bir aydınlatma aracıdır. Lambanın alt kısmında gaz yağının bulunduğu bir hazne vardır. Genellikle pamuktan veya lifli bir malzemeden yapılan fitilin bir ucu gaz yağının içindedir. Diğer ucu ise yanmanın gerçekleşeceği üst kısımdadır. Baca görevi gören cam muhafaza ise aynı zamanda tutuşturulan fitil ucunun kolayca sönmesini engeller. Gaz fitilin yapısındaki kılcal kanallardan kılcallık etkisi ile yükselerek fitilin ucuna ulaşır. Burada yakılan gaz etrafa ışık verir. ­ Yukarıdaki yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I B) Yalnız II D) II ve III C) I ve II E) I, II ve III Çözüm Kılcallık sıvı ile kap arasındaki adezyon kuvvetlerinin bir sonucudur ve kılcal borunun yarıçapı ile ters orantılıdır. Ancak her sıvı kılcal boruda yükselmez. Cıva gibi sıvılar kılcal boruda yükselmez. Cevap C Sıra Sizde - 24 Aşağıdakilerden hangisi kılcallık sonucu gerçekleşen bir olay değildir? A) Mürekkepli su içine konulan beyaz gülün renk değiştirmesi B) Kurutma kağıtlarının sıvıları emmesi C) Süngerin sıvıları emmesi D) Ele dökülen kolonyanın uçtuğunda serinlik hissedilmesi E) Pamuklu iç çamaşırların teri çekmesi 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Akışkanlar ve Plazmalar 71 Günlük Yaşamda Gazlar Kazanım Gazlar ortamın sıcaklık ve basınç şartlarında kolayca etkilenir. Ortamın basıncı ve sıcaklığı değiştirildiğinde gaz moleküllerinin hacmi de bu değişiklerden etkilenir. Bu nedenle gazların yoğunlukları belirli basınç ve sıcaklık şartlarında belirlenir ve bir gazın yoğunluk değeri hangi sıcaklık ve basınç değerinde ölçüldüğü ile birlikte verilir. Tabloda da görüldüğü gibi gazların yoğunlukları birbirlerine yakın olduğu gibi sıcaklık ve basınçtan da kolayca etkilenerek yoğunlukları değişiklik gösterir. Bu nedenle gazların ayırt edilmesinde yoğunluğun kullanılması sağlıklı olmayabilir. 9.2.3.3 Gazların genel özelliklerini örnekler vererek açıklar. 9.2.4.1 Plazmaların genel özelliklerini örnekler vererek açıklar. GAZLAR Gazların genel özelliklerini kısaca maddeler halinde ele alacak olursak: Bazı gazların özkütle değerleri © Coşku Yayınları Sıvılar ve gazlar akışkanlar olarak da isimlendirilir. Sıvı ve gazlar arasındaki en belirgin fark, gaz molekülleri arasındaki uzaklıkların, sıvı molekülleri arasındaki uzaklıklardan çok daha fazla olmasıdır. Gaz molekülleri arasındaki çekim kuvvetleri, sıvı ve katılara göre çok daha az olması sebebiyle gaz molekülleri rahatça hareket eder. Bir miktar gaz bir kapalı kaba bırakıldığında gaz molekülleri kabın her tarafına dağılır ve gazın hacmi kabın hacmi kadar olur. Kaba konulan gaz aynı zamanda kabın şeklini de alır. Bu nedenle gazlar içinde bulundukları kabın şeklini ve hacmini alırlar. ­­ ­ ­­ ­­ ­ Gaz, maddenin hâllerinden biridir. Bu haldeyken maddenin yoğunluğu çok az, akışkanlığı ise son derece fazladır. I. Katı, sıvı, gaz; maddenin hallerindendir. Gaz hâlindeki maddelerin belirli bir şekli ve hacmi yoktur. II. Katı maddelerin belli bir şekli ve hacmi vardır. Sıvıların ise belirli bir şekilleri yoktur. Gazı meydana getiren tanecikler her yönde hareket edebilir ve bulundukları kabın hacmini tamamen doldururlar. III. Gazlar akıcıdır. Örneğin, hava bir gaz karışımıdır ve azot, oksijen, çok az miktarda asal gazlar ve karbondioksitten meydana gelmiştir. A) Yalnız I Gazlar birbiriyle her oranda karışabilir. Gazların birbiri ile oluşturdukları karışımlar homojendir. Hacimleri, dolayısıyla yoğunlukları basınç ve sıcaklığa tabidir. Genellikle gazın basınç veya sıcaklığının az miktarda değişmesi, gazın hacminde çok büyük değişiklikler meydana getirir. Bütün gazların genleşme ve sıkışma kat sayıları aynıdır. Fakat sıvı ve katıların böyle bir özelliği yoktur. 72 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Akışkanlar ve Plazmalar Örnek 26 Yukarıdaki yargılardan hangileri doğrudur? B) Yalnız II D) I ve II C) Yalnız III E) I, II ve III Çözüm I. Maddeler katı, sıvı, gaz halinde bulunabilir. II. Belli bir şekli ve hacmi olan cisimler katı hâldedir. Sıvı ve gazların belli bir şekli yoktur. III. Gaz hâlindeki maddeler akıcıdır. Dolayısıyla verilen yargıların üçü de doğrudur. Cevap E PLAZMALAR ışığı ve renkleri oluşturma yöntemi ile bilinen televizyon teknolojilerinden farklılaşır. Maddenin çok bilinen katı, sıvı, gaz hâli dışında dördüncü olarak plazma hâli de vardır. Katılar ısıtılınca moleküllerinin hızları artmaya ve birbirlerinden uzaklaşmaya başlar. Yeterli enerjiyi kazanan moleküller arasındaki çekim azalınca katı sıvıya dönüşür. Enerji kazanmaya devam eden moleküller arasındaki çekim iyice azalınca artık moleküller serbestçe hareket etmeye başlar. Bu ise maddenin gaz hâlidir. Isıtılarak enerji almaya devam eden madde moleküllerinin elektronları da molekülü terk etmeye başlar. Bu durumda madde iyonlaşmış moleküllerden ve elektronlardan meydana gelir. İşte maddenin bu hâline plazma denir. Plazma teknolojisinde her pikselde içleri özel bir gaz karışımı ile dolu düşük basınçlı kapalı cam bölmecikleri vardır. Bu ufak plazma bölmelerinin ardında kırmızı, mavi ve yeşilden oluşan renkli fosforlar bulunur. Sıcak ve Soğuk Plazma Çok yüksek sıcaklıklardaki plazmalara sıcak plazma denir. Güneş ve yıldızlardaki plazmalar sıcak plazmadır. Ancak düşük sıcaklıklarda da plazma örnekleri günlük yaşantımıza girmeye başladı. Günümüzde kullanımı tavsiye edilen floresan ampuller plazmalara örnektir. Sıcaklıkları çok yüksek olmayan bu tür plazmalar da soğuk plazma olarak adlandırılır. Plazma; bütünüyle elektriksel olarak nötr olan ve rastgele doğrultularda hareket eden pozitif ve negatif yüklü parçacıklardan oluşan bir topluluktur. Plazma içindeki yüklü parçacıklar, birbirinden bağımsız hareket eder. Sistem bütünüyle nötrdür. Tüp şeklindeki floresan ampul içinde argon ve cıva gazı vardır. Tüpün iki ucuna yüksek voltaj uygulandığında tüp içinde elektron akışı gerçekleşir. Bu elektronlar bazı atomları iyonlaştırarak plazmayı meydana getirir. Oluşan plazma kanalı elektron akışını kolaylaştırır. Elektronlar cıva atomlarını uyarır ve uyarılan cıva atomları gözle görülemeyen ışınlar yayar. Tüpün iç kısmı fosfor tabakası ile kaplıdır. Gözle görülemeyen bu ışınlar fosfor tabakasına çarptığında gözle görülebilen beyaz ışın yayar. © Coşku Yayınları Plazmanın en önemli ve diğer hâllerden farklı özelliği, plazmayı oluşturan parçacıkların yüklü olması ve bu yüklü parçacıkların coulomb kuvvetleri ile birbirlerine etki etmesidir. Gazlar kötü elektrik iletkenleri iken plazmalar elektriği çok iyi iletirler. Bu hâliyle plazma iyonlaşmış gaz olarak da tanımlanabilir. Evrenin % 96 sından fazlası plazma hâlindedir. Yıldızlar, Güneş, yıldızlar ile gezegenler arası ortam, gezegenlerin atmosferlerinin dış katmanları plazma hâlindedir. Maddenin plazma hâli, yıldırımda, mum alevinde, kutup ışığında ve neon lambaları gibi elektrik boşalmalı lambalarda gözlenir. Kuvvet etkisiyle sıkıştırılan katı, sıvı, gaz ve plazma hâlindeki maddelerden, katıların hacminde ve şeklinde çok belirgin değişme gözlenmez. Sıvılarda dikkate değer değişme oluşmaz. Gazlarda ise hacimlerinde belirgin bir değişme oluşur. Plazma için uygun inceleme ortamının olmayışı nedeni ile nasıl bir değişikliğin olacağı bilinmemektedir. Plazma sanayide kullanılır. Plazma kullanılarak sert kayalarda en güçlü matkaplardan bile daha iyi delikler açılabilir. Televizyondaki Plazma Teknolojisi Cihaza elektrik verildiğinde bu bölmelerin içindeki özel karışım gaz, maddenin üç halinden farklı olan plazma hâline dönüşür ve görünmeyen UV ışını yayar. Bu ışın kırmızı, mavi ve yeşil fosfor tabakasına çarparak görünür Özellikle reklam tabelalarında kullanılan diğer bir gaz da neon gazıdır. Neon afiş de denilen bu ışıklı tabelalarda neon gazı kullanılır. Tüp içindeki neon gazı elektron bombardımanına maruz bırakıldığında kırmızı ışık yayar. Elektron bombardımanı ile iyonize olan neon gazı soğuk plazmaya bir örnektir. Farklı maddelerin gazları aynı şekilde elektron bombardımanına maruz bırakılarak iyonize edilir. Farklı maddelerin gazları bu durumda farklı renklerde ışık yayar. Örneğin argon mavi, helyum pembe, sodyum ise sarı ışık yayar. Sodyum buharı ile üretilen lambalar sokak aydınlatmasında kullanılır. Yeryüzünden yaklaşık 80 km yükseklikteki iyonosfer katmanı da plazmaya örnektir. İyonosfer iyon hâldeki gazlardan oluşur. Aurora Australis (güney ışıkları)ve Aurora Borealis (kuzey ışıkları) gökyüzündeki ışık olaylarıdır. Soğuk plazmaya örnek olan bu ışık olayı atmosferin yukarılarında gerçekleşir. Soğuk plazma bu seviyede Dünya’mızı sarar. Uzaydan gelen elektron ve radyasyon Dünya’nın manyetik alan kuşaklarına kapılır ve kutuplara doğru hareket eder. Bu hareketleri sırasında Dünya’nın etrafındaki plazma kuşağına çarpan elektron ve radyasyon ışık saçılmalarına neden olur. Auroralar bu şekilde meydana gelir. 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Akışkanlar ve Plazmalar 73 Sıra Sizde - 25 • Aurora • Alev • Neon lamba • Yıldırım • Şimşek • Plazma topu Yukarıda verilenlerden kaç tanesi sıcak plazmaya örnek verilebilir? A) Bir Kutup ışıkları genellikle yeşil renk görülür. B) İki C) Üç D) Dört E) Beş Örnek 28 Popülerliği artan plazma ile ilgili diğer bir konu da plazma televizyonlardır. Plazma televizyonların ekranları binlerce plazma hücresinden meydana gelir. Her hücre üç alt hücrenin birleşiminden oluşur. Bu alt hücreler biri mavi, diğeri yeşil ve öteki kırmızı ışık yarar. Elektrotlar ile hücrelerdeki gazlar çok kısa sürelerde elektrik ile yüklenerek ışık yaymaları sağlanır. Küçük hücrelerden yayılan ışınlar ekranda bir görüntü oluşturur. Konulduðu kabýn biçimini alýr. Belirli bir þekli yoktur. Akýcý deðildir ve biçimini korur. Molekülleri sýkýca birbirine baðlýdýr. Belirli bir hacmi yoktur. Serbest elektron ve iyonlardan oluþmaktadýr. Alev bir plazma hâli olduğundan elektriği iletir. Bu özelliği ile gaz emniyetli sobalar yapılmıştır. Bu sobalar yanarken alevin içerisinden elektrik akımı geçirilir. Bu elektrik akımı sobanın gaz pompasını çalıştırır. Alev herhangi bir sebeple sönerse akım geçmez ve gaz otomatik olarak kesilmiş olur. © Coşku Yayınları Şekildeki tabloda özellikleri verilen X, Y ve Z maddelerinin fiziksel hâlleri aşağıdakilerden hangisindeki gibi olabilir? Örnek 27 Aşağıdakilerden hangisi plazmaya örnek olarak verilemez? A) Deniz suyu B) Floresan ampul D) Mum alevi C) Güneş E) İyonosfer Çözüm Plazma, iyonlaşmış moleküllerden ve elektronlardan meydana gelir. Yukarıda verilenlerden deniz suyu plazma özelliği taşımaz. Cevap A 74 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Akışkanlar ve Plazmalar A) B) C) D) E) X Plazma Sıvı Sıvı Katı Gaz Y Sıvı Gaz Katı Plazma Sıvı Z Gaz Katı Plazma Sıvı Plazma Çözüm Akışkan olan maddeler kabın biçimini alır. Bu özelliğe sıvı, gaz ya da plazma hâlindeki maddeler uyar. Akıcı olmayan ve biçimini koruyan madde ise katı maddedir. Sıvı, gaz ve plazma bu özelliği sahip değildir. Belirli bir hacmi olmayan ise gaz ya da plazmadır. Çünkü her ikisi de içine girdiği kabın hacmi kadar hacime sahiptir. Plazmalar gazlardan farklı olarak serbest elektronlara ve iyonlara sahiptir. Dolayısıyla X sıvı, Y katı, Z plazmadır. Cevap C 21. Güneş dev bir .................. küresidir. Kazanım Pekiştirme - 15 22. Kutup ışımaları genellikle .................. renkte görülür. Aşağıdaki cümlelerde bırakılan boşluklara uygun olan sözcükleri yazınız. 23. Gazlar ve sıvılar arasındaki en belirgin fark mole- 1. Sıvıların belirli bir .................. yoktur. 24. Gaz molekülleri katı moleküllerine göre ............... küller arasındaki .................. farkıdır. hareket eder. 2. Sıvılar içinde bulundukları ............... şeklini alırlar. 25. Atmosferin uzaya ..................... dir. 3. Farklı iki maddenin tanecikleri arasındaki çekim kuvvetine .................. denir. dağılmamasının nedeni 26. Evrenin % 96 sını oluşturan maddenin dördüncü 4. Yağmur damlalarının cama yapışması ................. haline .................. denir. kuvvetine örnektir. 27. Belirli bir şekli ve hacmi olmayan, tanecikleri öte- 5. Bir maddenin aynı cins tanecikleri arasındaki çekim leme hareketi yapabilen madddelere .................. madde denir. kuvvetine .................. denir. 6. Sıvı içine batırılan ince borularda sıvının yükselme- 28. Gazlar, 7. Adezyonun diğer adı .................. dır. 29.Maddelerin “iyonlaşmış gaz” da denilen ve mıkna- konuldukları kapları doldurur ve kabın .................. alırlar. si ya da alçalmasına .................. olayı denir. tıstan etkilenen hâline .................. denir. 8. Kohezyonun diğer adı .................. dır. nucunda sıvı yüzeyinde meydana gelen gerilime .................. .................. denir. 10.Temizlik maddeleri sıvıların yüzey gerilimini ..................... . 11.Peçetelerin suyu emmesi .................. olayının bir sonucudur. © Coşku Yayınları 9. Sıvı molekülleri arasındaki kohezyon kuvvetleri so- Kazanım Pekiştirme - 16 Aşağıdaki cümleleri doğru - yanlış olarak değerlendiriniz. 1. Farklı iki maddenin tanecikleri arasında çekim kuvveti olabilir. 12.Sıvıların yüzey gerilimi sıcaklık ile ............... orantılıdır. 13.Yüzey gerilimi en büyük olan sıvı .................. dır. 14.Küçük su damlacıkları, tanecikleri arasındaki ko- hezhon kuvvetinin etkisi ile .................. şeklini almaya çalışır. 15.Bir sıvının bir yüzeyi ıslatma şartı kohezyonun adezyondan .................. olmasıdır. 2. Su damlalarının küresel şekilde olması kohezyon kuvvetlerinin bir sonucudur. 3. İnce borulardaki kılcallık etkisi sadece kohezyon kuvvetlerinin bir sonucudur. 4. Sıvı yüzeylerinde meydana gelen yüzey gerilimi hava basıncının bir sonucudur. 5. Su örümceği gibi bazı böcek türleri sıvıların yüzey geriliminden yararlanarak su üzerinde hareket edebilir. 16.Sıvı içine batırılan ince borularda kılcallık etkisi borunun genişliği ile .................. orantılıdır. 6. Sıvıların yüzey gerilimini azaltmak, sıvıların diğer maddeler ile etkileşimini kolaylaştırır. 17.Cam bardak içine koyulan cıva yüzeyinin üst kenarı .................. yönde bükülür. 7. Islak saçların birbirine yapışması, sıvıların yüzey gerilimi ile ilgilidir. 18.Bir kap içine konulan sıvı yüzeyinin kavisli olması .................. kuvvetlerinin varlığını kanıtlar. 19.Cam bardak içindeki suyun bardağa dokunan kenarları .................. doğru kavis oluşturur. 20. Yüklü parçacıkların kutup bölgelerinde atmosfere girdiklerinde oluşturdukları ışımalara ............... denir. 8. Bir sıvının bir cismi ya da yüzeyi ıslatması kohezyon ve adezyon kuvvetleri ile ilgilidir. 9. Kohezyon sadece sıvı molekülleri arasında gerçekleşir. 10. Yağmur damlaları kohezyon etkisi ile sabit süratle yere düşer. 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Akışkanlar ve Plazmalar 75 11.Aurora, kuzey ve güney kutuplarında görülür. Kazanım Pekiştirme - 18 12.Gazlar bulundukları kabın hem şeklini hem de Aşağıdaki kavram haritasını uygun kavramlar ile doldurunuz. hacmini alırlar. 13.Gazlar sıkıştırılamaz. 14.Plazmalar ısı ve elektriği iyi iletir. Moleküler çekim kuvveti 15.Şimşek ve yıldırım plazmaya örnektir. sonucudur sonucudur 16.Plazmalar negatif yüklüdür. 17.Plazmalar laboratuvar ortamında elde edilebilir. ile gerçekleþir. 18.Gazların tanecikleri arasındaki çekim kuvvetleri çok zayıftır. addelerin plazma hale geçmesi için mutlaka M çok yüksek sıcaklıklara ulaşması gerekir. arasýnda gerçekleþir. Ayný cins moleküller en büyüktür. Farklý cins moleküller © Coşku Yayınları 19. arasýnda gerçekleþir. Kazanım Pekiştirme - 17 Kazanım Pekiştirme - 19 Aşağıdaki kavram haritasını uygun kavramlar ile doldurunuz. Aşağıda verilen kavramlardan ilgili olanları eşleştiriniz. 76 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Akışkanlar ve Plazmalar Kazanım Pekiştirme - 20 Kazanım Pekiştirme - 22 Aşağıdaki yargıları doğru ya da yanlış olmalarına göre değerlendirerek doğru çıkışı bulunuz. Aşağıda verilen örneklerden plazma olanları tik (3) ile olmayanları (×) ile işaretleyiniz. Kýlcallýk etkisi ile su, aðacýn en üst yapraklarýna kadar ulaþtýrýlýr. Yanlýþ Tuz, suyun yüzey gerilimini artýrýr. Sýcaklýðý artýrýlan sývýnýn yüzey gerilimi artar. Doðru Doðru Yanlýþ Küçük yapýlý tüm canlýlar su yüzeyinde yürüyebilir. Sývý içine batýrýlan ince borularda kýlcallýk etkisi borunun boyuna baðlý deðildir. Doðru Yanlýþ Doðru 1 3 2 Yanlýþ Sývýlar sýkýþtýrýlamaz. 5 6 Kazanım Pekiştirme - 21 Aşağıdaki yargıları doğru ya da yanlış olmalarına göre değerlendirerek doğru çıkışı bulunuz. 1. Belirli hacmi olan ve bulunduğu kabın şeklini alan madde 2. Sıvıların ince borularda yükselebilme özelliği 3. Farklı cins moleküller arasındaki çekim kuvveti 4. Yüzey gerilimi büyük olan bir sıvı 5. Aynı cins moleküller arasındaki çekim kuvveti 6. Bir sıvı 7. İnce borularda sıvıların yükselmesi ile ters orantılı olan bir nicelik 8. Kohezyon kuvvetinin etkisi ile sıvının yüzeyinde meydana gelen gerilim 9. Yüzey gerilimini düşüren bir etki 10. Adezyonun diğer adı Kazanım Pekiştirme - 23 / Bulmaca Doðru Yanlýþ 4 Yanlýþ © Coşku Yayınları Doðru 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Akışkanlar ve Plazmalar 77 Kazanım Değerlendirme Testi - 4 1. Eşit yarıçaplı K, L, M borularının bir sıvıdaki görünümleri şekildeki gibidir. 5. Buna göre, boruları ile sıvı arasındaki adezyon kuvvetleri arasındaki ilişki nedir? 2. A) L > M > K B) K > M > L C) M > K > L D) L > K > M Kalınlıkları eşit, boyları farklı üç cam çubuk su içine eşit miktar daldırıldığında borulardaki su yükselmeleri sırasıyla h1, h2, h3 olduğuna göre, bunlar arasındaki ilişki nedir? E) M > L > K K, L, M sıvılarının bir yüzeyle olan adezyon kuvvetleri FK, FL, FM dir. A) h1 = h2 = h3 B) h3 > h2 > h1 C) h1 > h2 > h3 D) h1 = h2 > h3 E) h2 > h1 > h3 FK > FL > FM olduğuna göre, bu sıvılardan ters duran yüzeyde hangi sıvıdan en fazla düşmeden durabilir? 3. B) Yalnız L D) K ve L C) Yalnız M E) L ve M Bir bardağın iç hacminden daha fazla su ile doldurulabilmesi aşağıdakilerden hangisi ile açıklanır? 6. I. Su damlası → cam levha II. Cıva damlası → tahta levha III. Su damlası → kağıt levha Yukarıda verilenlerin hangilerinde sıvı yüzeye yapışmaz? A) Yalnız I A) Yer çekimi B) Sürtünme C) Kütle çekimi D) Yüzey gerilimi © Coşku Yayınları A) Yalnız K B) Yalnız II D) I ve II C) Yalnız III E) II ve III E) Adezyon 4. 7. Fy : adezyon kuvveti FK : K sıvısının kohezyon kuvveti FL : L sıvısının kohezyon kuvveti FM: M sıvısının kohezyon kuvveti Bir cam boru K, L, M sıvılarına batırıldığında tüp içindeki sıvı yükseklikleri şekildeki gibi oluyor. FK > FL , FM > Fy Buna göre, hangisi cam yüzeyi en fazla ıslatır? olduğuna göre, dik duran yüzeye hangi sıvıların damlaları yapışabilir? A) Yalnız K A) Yalnız M 78 Fy > FK , B) Yalnız L D) K ve L C) Yalnız M E) L ve M 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Akışkanlar ve Plazmalar D) L ve M B) Yalnız L C) K ve L E) K, L ve M Kazanım Değerlendirme Testi - 4 8. Bir kap içine hareket ettirilebilen cam levha yerleştirildiğinde levha ile kab arasında h yüksekliğinde kılcallık etkisi gözleniyor. 11. Buna göre, K, L, M sıvılarının bütün halde yüzeyde yapışarak düşmeden durabildikleri maksimum hacimleri şekildeki gibidir. I. Levha 1 yönünde hareket ederse h azalır. III. Hareket h yi etkilemez. Damlaların kütleleri arasında mK > mL > mM ilişkisi olduğuna göre, bu sıvılar ile yüzey arasındaki adezyon kuvvetleri arasındaki ilişki nedir? yargılarından hangileri doğrudur? A) K = L = M B) K > L > M C) M > L > K D) K > L = M II. Levha 2 yönünde hareket ederse h artar. A) Yalnız I B) Yalnız III D) II ve III C) I ve II E) I, II ve III E) K = L > M 12. Küçük sıvı kütlelerinin küresel şekil almaya ça- lışmalarının sebebi aşağıdakilerden hangisidir? Bir yüzey üzerine eşit hacimde sıvılar damlatılıyor. © Coşku Yayınları 9. Sıvıların yüzey üzerindeki denge durumları şekildeki gibi olduğuna göre, sıvıların yüzey gerilimlerinin büyükten küçüğe sıralaması nasıl olur? A) M, L, K B) K, L, M D) M, K, L ki ilişki M > L > K olan cam K, L, M bo ruları sıvı içine batırıldığında borulardaki kılcallık etkisi ile meydana gelen yükselmeler hK, hL, hM olduğuna göre, bunlar arasındaki ilişki nedir? 1-B C) Adezyon kuvvetleri D) Yerçekimi E) Sıcaklık 13. Yarıçapları şekilde belirtilen K, L, M boruları sıvı içine batırıldığında borularda kılcallık etkisi ile yükselme meydana geliyor. C) hK = hM = hL D) hK > hM > hL E) hM > hK > hL 3-D 4-C 5-A 6-D 7-C B) hM > hL > hK 2-A Borulardaki sıvı yükseklikleri hK, hL, hM değerlerine ait sütun grafikleri aşağıdakilerden hangisi olabilir? A) hK > hL > hM B) Yüzey gerilimi C) L, K, M E) L, M, K 10. Yarıçapları arasında- A) Atmosfer basınç 8-C 9-B 10-A 11-B 12-B 13-C 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Akışkanlar ve Plazmalar 79 Kazanım Değerlendirme Testi - 5 1. 4. Sıcaklıkları eşit, kesit alanları A1, A2 ve A3 olan aynı maddeden yapılmış kılcal borulardaki su seviyeleri şekildeki gibidir. Şekildeki resimlerde belirtilen olaylarda etkin olan kuvvetler aşağıdakilerden hangisinde doğru belirtilmiştir? Buna göre, A1, A2 ve A3 arasındaki ilişki nedir? A) A1 = A2 = A3 B) A1 > A2 > A3 C) A3 > A2 > A1 D) A2 = A3 > A1 E) A1 = A2 > A3 5. © Coşku Yayınları 2. B) Yalnız II D) II ve III l ll A) Adezyon Kohezyon B) Adezyon Adezyon C) Kohezyon Adezyon D) Kohezyon Kohezyon E) Adezyon Kılcallık Kılcal K ve L cam boruları cıvaya daldırıldığında borularda cıva seviyeleri şekildeki gibi oluşmuştur. Buna göre, I. K borusu L borusundan daha incedir. II. Borularda oluşan kılcallık olayında kohezyon kuvvetinin etkisi adezyon kuvvetinin etkisinden büyüktür. Yukarıda verilen olayların hangileri “kılcallık” etkisi ile gerçekleşir? A) Yalnız I III. Yüzey gerilim katsayısı cıvanınkinden farklı olan sıvı kullanılsaydı borulardaki sıvı seviyeleri farklı olurdu. C) I ve II E) I, II ve III yargılarından hangileri doğrudur? 3. A) Yalnız I Metal toplu iğne suda şekildeki gibi dengelenmiştir. 6. Buna göre, I. Toplu iğne dengelenmiş kuvvetlerin etkisindedir. II. Suda yüzey gerilimi oluşmuştur. III. Toplu iğnenin suya batmaması su molekülleri arasındaki kohezyon kuvvetinden kaynaklanmaktadır. yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I 80 B) Yalnız II D) I ve II C) Yalnız lII E) I, ll ve III 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Akışkanlar ve Plazmalar B) Yalnız II D) II ve III C) I ve II E) I, II ve III Plazmaların yüksek ........... yoğunluğuna sahip olması diğer enerji üretim yöntemlerine göre daha ........... olması bazı ülkeleri plazmalardan enerji üretmeye yöneltmiştir. Ancak yeterli ................... ulaştırmada, istenilen ideal ortamın oluşturulmasındaki sorunlar nedeniyle sıcak plazmadan enerji elde edilmesi ..................dir. Yukarıdaki parağrafta boş bırakılan yerler aşağıdaki kavramlarla doldurulduğunda hangisi boşta kalır? A) ucuz B) temiz D) enerji C) güçleşmekte E) sıcaklığa Kazanım Değerlendirme Testi - 5 7. 11. Aşağıdakilerden hangisinde plazma hâli yok- Gazlar ile ilgili olarak aşağıdaki yargılardan hangisi yanlıştır? tur? A) Gaz molekülleri sıvılara göre daha hareketlidir. A) Güneş B) Gaz molekülleri rahatça hareket eder. B) Ateş C) Yıldız D) Mağma E) Ses C) Gaz molekülleri arasında çekim kuvveti yoktur. D) Kapalı bir kaba bırakılan gaz molekülleri kabın her tarafına dağılır. E) Gaz kabın hacmini alır. 12. I. Neon lamba II. Floresan lamba III. Plazma topu 8. I. İçinde bulundukları kabın şeklini alırlar. IV. Gökkuşağı II. İçinde bulundukları kabın şeklini ve hacmini alırlar. V. Auroralar Yukarıdakilerden kaç tanesinde plazma hâli yoktur? III. Belirli bir hacimleri vardır. Yukarıdaki özelliklerden hangileri sıvılara aittir? B) Yalnız II 9. D) I ve III A) Biri C) I ve II I. Tanecikli yapıdadırlar. II. Bulundukları kabın şeklini alırlar. III. Hacimleri, her zaman bulundukları kabın hacmine eşittir. 13. 10. C) Üçü D) Dördü E) Beşi B) Yalnız II D) II ve III I. Görünüşlerine bakılarak tanınabilir. II. Aynı şartlarda farklı tür plazmalar olabilir. III. Kuvvet etkisiyle davranışları incelenebilir. Yukarıdaki yargılardan hangileri plazmalar için doğrudur? Yukarıdaki yargılardan hangileri hem sıvılar hem de gazlar için söylenebilir? A) Yalnız I B) İkisi E) I, II ve III © Coşku Yayınları A) Yalnız I B) Yalnız II A) Yalnız I C) I ve II D) I ve II C) Yalnız III E) II ve III E) I, II ve III 14. Aşağıdakilerden hangisi yer küre üzerindeki mad- I. K maddesinin belirli bir şekli ve hacmi yoktur. denin plazma hâlinin örneklerinden değildir? II. L maddesinin belirli bir şekli ve hacmi vardır. III. M maddesinin belirli bir hacmi vardır fakat belirli bir şekli yoktur. Yukarıda verilen bilgilere göre K, L, M maddelerinin hâlleri için aşağıdakilerden hangisi doğrudur? 1-B K L M A) Gaz Katı Sıvı B) Sıvı Katı Gaz C) Katı Gaz Sıvı D) Gaz Sıvı Katı E) Sıvı Gaz Katı 2-A 3-E 4-D 5-E Plazma Topu Alev 7-C 8-D 9-C 10-A 11-E 12-A Þimþek Kutup Iþýklarý 6-A 13-D Güneþ Rüzgarlarý 14-E 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Akışkanlar ve Plazmalar 81 Ünite Değerlendirme Testi - 1 1. 4. Boş bir kap birbirine türdeş olarak karışabilen özkütleleri sırasıyla 1,5 g/cm3 ve 2 g/cm3 olan X ve Y sıvılarıyla doldurulduğunda karışımın özkütlesi 1,9 g/cm3 oluyor. B) 720 D) 1200 C) 800 E) 1600 A) 0,5 5. İçinde 80 cm3 su bulunan şekildeki dereceli kabın içine 5 tane özdeş bilye atılınca kapta 80 gram ağırlaşma olurken, kaptan 20 cm3 su taşıyor. B) 1,8 C) 2,1 C) 1,5 D) 2,0 E) 2,5 I. Sıvıların hacimlerini ölçmek için ölçekli kaplar kullanılır. D) 2,5 E) 3 A) 1 B) 2 K ve L sıvılarının kütle - hacim grafikleri şekildeki gibidir. C) 3 A) 150 B) 200 D) 4 E) 5 Buna göre, 600 gram K sıvısı ile, 200 gram L sıvısının hacimlerinin toplamı kaç cm 3 tür? Yukarıda verilenlerden kaç tanesi doğrudur? V. Evlere gelen su faturalarında suyun miktarı litre olarak verilir. IV. Sıvıların alım satımında en güvenilir yol litre ile yapılanıdır. 6. 3. B) 1,0 III. 1 L = 1 dm3 = 1000 cm3 tür. Buna göre bir bilyenin özkütlesi kaç g/cm3 dür? (dsu = 1 g/cm3) A) 1,5 II. SΙ birim sisteminde hacim birimi m3 tür. © Coşku Yayınları 2. Buna göre, 600 cm3 K sıvısı ile, 100 cm3 L sıvısının kütlelerinin toplamı kaç kg dir? Kaptaki X sıvısının hacmi 200 cm3 olduğuna göre, Y sıvısının kütlesi kaç g dır? A) 560 K ve L sıvılarının kütle - hacim grafikleri şekildeki gibidir. C) 250 D) 300 E) 350 Kütleleri eşit X, Y, Z silindir, kare prizma ve küresel cisimlerin boyutları şekilde verilmiştir. X cisminin özkütlesi 2 g/cm3 olduğuna göre, Y ve Z cisimlerinin özkütlesi kaçar g/cm3 tür? (π = 3 alınız.) 82 Y Z A) 4,5 1,5 B) 4,5 1,8 C) 3,0 1,8 D) 5,5 2,4 E) 3,5 3,6 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Akışkanlar ve Plazmalar 7. Şekildeki çizelgede özkütleleri verilen K, L, M, N, P maddelerinden hangisinin 1 gramının hacmi en büyüktür? A) K B) L Madde Özkütle (g/cm3) K 1,83 L 0,89 C) M M 8,92 N 0,78 P 11,37 D) N E) P Ünite Değerlendirme Testi - 1 12. 8. Yükseklikleri eşit olan bir küp ve bir silindirin üstten görünümü şekildeki gibidir. 1500 cm3 su alabilen kaba 1350 cm3 su konulduktan sonra suda çözünmeyen bir cisim kabın içine atılıyor. Taşan su bir kapta toplandığında 850 cm3 olduğu gözleniyor. Kübün hacmi V olduğuna göre, silindirin hacmi kaç V dir? (π = 3 alınız. Bölmeler eşit aralıklıdır.) A) 1 3 B) 2 3 C) 3 4 D) 1 E) 3 2 Buna göre, cismin hacmi kaç litredir? B) 1,0 A) 0,5 B) 120 E) 2,5 Buna göre, 100 g Y sıvısının hacmi kaç g X sıvısının hacmine eşittir? A) 30 D) 2,0 X ve Y sıvılarının kütle - hacim grafikleri şekildeki gibidir. sinde verilenin 1 gramının hacmi en küçüktür? C) 150 13. Kütle - hacim grafiği verilen maddelerden hangi- D) 200 © Coşku Yayınları 9. C) 1,5 E) 300 Buna göre, bunun nedeni aşağıdakilerden hangisidir? 10. Bir tebeşir ile tahta parçasının hacmini su ve dere- celi silindirik kap kullanarak ölçemeyiz. A) Özkütlelerinin farklı olması B) Hacimlerinin farklı olması C) Kütlelerinin farklı olması D) Tebeşirin suda çözünmesi, tahtanın suya batmaması 14. Ü E) Tebeşirin beyaz, tahtanın kahve renkli olması Bir bardak K sıvısının kütlesi, bir bardak L sıvısının kütlesinden daha büyüktür. Ü 1kg K sıvısının hacmi, 1 kg M sıvısının hacminden daha büyüktür. Buna göre; I. K nin özkütlesi L nin özkütlesinden büyüktür. 11. Bir kabın boşken kütlesi 1500 gram geliyor. Özküt- II. K nin özkütlesi M nin özkütlesinden büyüktür. lesi 0,8 g/cm3 olan sıvıyla doluyken 2436 gram geliyor. III. L nin özkütlesi M nin özkütlesinden büyüktür. yargılarından hangileri yanlıştır? Aynı kap özkütlesi 1,6 g/cm3 olan sıvıyla doluyken kaç gram gelir? A) Yalnız I A) 3372 B) 3468 C) 3636 D) 4260 E) 5856 1-E 2-D 3-B 4-D 5-D 6-D 7-D 8-C 9-E 10-D 11-A B) Yalnız II D) I ve III 12-B 13-D C) I ve II E) II ve III 14-E 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Akışkanlar ve Plazmalar 83 Ünite Değerlendirme Testi - 2 1. Kenar uzunlukları arasındaki ilişki c > b > a olan yukarıdaki cisim destek olarak bir yükün altına yerleştirilmek isteniyor. 4. Buna göre, kürenin yüzey alanının küpün yüzey alanına oranı aşağıdakilerden hangisine eşittir? Cisim sırasıyla K, L, M yü zeyleri üzerine konulduklarında bu durumlardaki dayanıklılıklarının sıralaması aşağıdakilerden hangisi gibi olur? A) L > M > K B) M > L > K C) K > M > L D) L > K > M Yarıçapı r olan küre ile bir kenarı a olan küpün hacimleri eşittir. A) a r B) 3a r a C) 3r D) a 2r E) 2a r E) M > K > L 5. Yukarıdaki cisimlerden hangilerinin kesit alanları daireseldir? Pasta yapımı için 20 kg elmayı soyması gereken bir aşçı, soyma işlemini en kısa sürede bitirebilmesi için aşağıdaki hangi elmaları seçmesi gerekir? A) Yalnız I © Coşku Yayınları 2. A) Küçük boy B) Büyük boy C) Küçük boy ve kırmızı D) Orta boy B) Yalnız II D) II ve III C) I ve II E) I, II ve III E) Orta boy ve yeşil 6. Aşağıdakilerden hangisinde bazı hayvanların yüzey alaný oranı büyükten küçüğe sıralamahacim sı doğru yapılmıştır? 3. Boyutlarının aşağıdaki gibi birimlendirildiği varsayılan evlerden hangisinde yüzeyden ısı kaybı en az olur? A) Fare, Kedi, Fil B) Kedi, Fare, Fil C) Fare, Fil, Kedi D) Fil, Kedi, Fare 84 E) Kedi, Fil, Fare 7. 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Akışkanlar ve Plazmalar Çapı 2 mm olan 8 küresel cıva damlası birleştirildiğinde oluşan kürenin çapı kaç mm olur? A) 3 B) 4 C) 5 D) 6 E) 7 Ünite Değerlendirme Testi - 2 8. 13. Bir parça kıymayı en iyi ve en kısa sürede pişir- Şekildeki cisim 1 cm 3 parçalara ayrıldığında elde edilen cisimlerin toplam yüzey alanı kaç cm2 olur? mek için; I. Küre şeklinde tek parça hâlinde pişirmek, II. Küre şeklinde küçük parçalara ayırarak pişirmek A) 60 B) 120 C) 180 III. Küçük ve yassı parçalar şeklinde kızartmak D) 300 E) 360 işlemlerinden hangilerinin yapılması uygun olur? A) Yalnız I 9. Eşit hacimli buz kalıpları aynı ortama bırakıldığında hangisi en uzun sürede erir? B) Yalnız II D) II ve III 14. E) I ve III C) I ve II Aynı maddeden yapılmış A1, A2, A3 ve A4 kesit alanlı kılcal borular X ve Y sıvılarına daldırılıyor. © Coşku Yayınları 10. Şekildeki modelde K, L, N, M, P nin düz çatılı bir binanın odaları olduğu varsayılsın. Borulardaki sıvı yükseklikleri şekilde belirtildiğine göre, I. A1 > A2 dir. II. A3 > A4 dür. III. A1 > A4 dür. yargılarından hangileri doğru olabilir? Buna göre, hangi odanın ısı kaybı en azdır? A) Yalnız I B) L A) K C) M D) N B) I ve II D) II ve III C) I ve III E) I, II ve III E) P 15. Yağmur sonrası bir dam- la bir bitki yaprağında şekildeki gibi asılı kalmıştır. 11. Oyun hamuru parçası ile yüzey alanı en küçük Buna göre, olan bir cisim yapmak için hangi şekle sokulmalıdır? A) Küre B) Küp D) Koni I. Damlanın küresel şekil alması kohezyon kuvveti etkisi ile gerçekleşmiştir. C) Silindir E) Prizma II. Damlanın ağırlık kuvveti, adezyon kuvvetiyle dengelenmiştir. III. Damlanın adezyon kuvveti kohezyon kuvvetinden büyüktür. 12. Aşağıdaki hayvanlardan hangilerinin deri alanlarının, hacimlerine oranı en büyüktür? yargılarından hangileri söylenebilir? A) Zürafa A) Yalnız I 1-A B) Fil D) Kedi 2-B 3-A 4-D C) Aslan E) Fare 5-E 6-A 7-B 8-E 9-A 10-C 11-A B) Yalnız II D) II ve III 12-E 13-D 14-E C) I ve II E) I, II ve III 15-C 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Akışkanlar ve Plazmalar 85 Ünite Değerlendirme Testi - 3 1. Kılcallık olayı aşağıdakilerden hangisinin bir sonucudur? 4. A) Manyetik kuvvetler B) Adezyon ve kohezyon mili N sum mili N mili N , Asetonun 23,46 dır. yun 71,99 m m Cıvanın yüzey gerilim katsayısı 458,48 C) Açık hava basıncı D) Işığın kırılması E) Isı alışverişi Eşit hacimde alınan bu sıvıların bir yüzeydeki damla şekilleri yukarıdaki gibi olduğuna göre, bunların hangi sıvıya ait olduğu aşağıdakilerden hangisinde doğru verilmiştir? Cam K, L, M boruları bir sıvı içine batırıldığında kılcallık etkisi ile borulardaki sıvı yükseklikleri arasındaki ilişki h1 > h2 > h3 oluyor. Buna göre, boruların yarıçaplarının büyükten küçüğe sıralaması aşağıdakilerden hangisi gibi olur? A) K, L, M L M A) Aseton Cıva Su B) Cıva Aseton Su C) Su Cıva Aseton D) Cıva Su Aseton E) Aseton Su Cıva B) K, M, L D) M, K, L C) M, L, K E) L, K, M 5. © Coşku Yayınları 2. K Sıvıların kılcallık etkisini gözlemlemek isteyen iki öğrenciden Ahmet, su içine kesit alanları farklı üç cam boru, Furkan ise özdeş üç cam boruyu farklı cins sıvılara eşit miktarda batırıyorlar. Buna göre, aşağıdaki yargılardan hangisi yanlıştır? A) Ahmet’in deneyinde sıvı türü sabit tutulan değişkendir. B) Ahmet’in deneyinde kontrol edilen değişken kesit alanıdır. C) Ahmet’in deneyinde ince boruda sıvı seviyesi en az olur. 3. K ve L maddelerinden yapılmış levhalar M maddesinden yapılmış kap içindeki sıvıya batırılınca sıvıların kılcallık etkisi şekildeki gibi oluyor. D) Furkan’ın deneyinde sıvı türü bağımsız değişkendir. E) Furkan’ın deneyinde kesit alanı sabit tutulan değişkendir. Sıvının kohezyon kuvveti Fs, K, L, M maddelerinin adezyon kuvvetleri FK, FL, FM arasındaki ilişki aşağıdakilerden hangisi olabilir? 6. Yüksekliği 20 cm, taban yarıçapı 4 cm2 olan şekildeki silindirin yüzey alanının hacmine oranı kaç cm–1 dir? A) FK < Fs , Fs < FM , Fs < FL B) Fs = FK , Fs = FM , Fs = FL C) Fs < FK , Fs < FM , Fs < FL D) FK < Fs , Fs < FM , FL < Fs E) Fs < FK , Fs = FM , Fs > FL 86 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Akışkanlar ve Plazmalar A) 1 2 B) 3 5 C) 2 3 D) 3 2 E) 5 3 Ünite Değerlendirme Testi - 3 7. 9. Aşağıda verilen örnek durumlardan hangisi sıvıların yüzey gerilimine ait bir örnek değildir? Aşağıdakilerden hangisi kılcallık olayına verilebilecek bir örnek durumu değildir? © Coşku Yayınları 8. 10. Yukarıdaki eşleştirme etkinliğinde, eşleştirme aşağıdakilerden hangisi gibi yapılırsa doğru bir eşleştirme olur? ­ Yukarıdaki etkinlikte girişten itibaren kutu içindeki bilgiler değerlendirilerip ilgili seçenek takip edilerek ilerleniyor. Buna göre, hata yapılmadan hangi kapıya çıkılır? A) 1 1-B 2-C 3-A 4-D 5-C 6-B 7-E 8-D 9-C B) 2 C) 3 D) 4 E) 5 10-B 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Akışkanlar ve Plazmalar 87 Ünite Değerlendirme Testi - 4 Boyutları şekilde verilen cismin hacmi kaç cm3 tür? 5. 1. Yandaki etkinlikte; verilen örnek, maddenin ilgili hâli ile eşleştirilecektir. Buna göre, doğru eşleştirme aşağıdakilerden hanginde yapılmıştır? A) 340 B) 440 C) 540 D) 600 E) 640 2. Yeterince büyük olan dereceli kapta 500 cm3 seviyesinde su vardır. Bu kaba yarıçapı r olan küresel bir cisim atıldığında cismin tamamı su içinde kalıyor ve su seviyesi 660 cm3 oluyor. A) 540 3. B) 580 D) 620 C) 600 E) 640 © Coşku Yayınları Buna göre, kaptan küresel cisim çıkartılıp, kenar uzunluğu r olan kübik bir cisim atılsaydı kaptaki su seviyesi en fazla kaç cm3 olurdu? (π = 3 alınız.) Yarıçapı 3r olan cam macunundan yapılmış küre bozularak tamamıyla yarıçapı r olan N tane küre yapılıyor. 6. Buna göre, N kaçtır? A) 3 B) 6 C) 9 D) 18 E) 27 Biri kılcal olmak üzere, farklı çaplarda üç silindirik borudan oluşan bileşik kapta suyun denge konumu şekildeki gibidir. Kollardaki sıvı yükseklikleri h1, h2, h3 ve kap ile su arasında adezyon kuvveti oluştuğuna göre; 4. İçi boş ve özkütlesi 3,6 g/cm3 olan maddeden yapılmış bir küpün kütlesi 2520 gram ve görünen hacmi ise 956 cm3 tür. Küpün içindeki boşluk, küre biçiminde olduğuna göre, bu boş kısmın yarıçapı kaç cm dir? (π = 3 alınız.) A) 2 88 B) 3 I. h1 = h2 dir. II. h3 < h2 tür. III. h3 < h1 tür. yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I C) 4 D) 5 E) 6 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Akışkanlar ve Plazmalar B) Yalnız II D) I ve II C) Yalnız III E) I, II ve III Ünite Değerlendirme Testi - 4 7. 10. I. Maddenin plazma hâli laboratuvar ortamında incelenemez. II. Kuvvet uygularsak, maddenin plazma hâlinde ne gibi değişiklikler olacağı tespit edilebilir. III. Plazma hâlindeki maddeler mıknatıstan etkilenir. Yukarıda verilenlerden hangileri yanlıştır? Bir bardaktaki suya ait K ve L moleküllerine bu molekülleri çevreleyen moleküllerin uyguladığı kuvvetler şekildeki gibi modellenmiştir. A) Yalnız I Buna göre, B) Yalnız II D) I ve II C) Yalnız III E) II ve III I. K molekülü sıvı yüzeyinde, yüzey gerilimi oluşturmuştur. II. L molekülüne etki eden bileşke kuvvet sıfırdır. III. K ve L molekülleri kohezyon kuvveti etkisindedir. 11. • yargılarından hangileri doğrudur? B) Yalnız II A) Yalnız I D) II ve III Maddenin dördüncü hâlidir. • Elektrik iletkenidir. C) I ve II • Çok sıcak ve soğuk olabilir. • Yıldızlarda görülür. E) I, II ve III • Evrenin %96 sı bu türden oluşur. Yukarıdakilerden kaç tanesi plazmaya ait özelliktir? I. Floresan lambalar II. Neon lambaları III. Akkor flamanlı ampul Yukarıda verilenlerin hangilerinde maddenin plazma hâli vardır? B) Yalnız II A) Yalnız I D) I ve II A) Biri © Coşku Yayınları 8. B) İkisi D) Dördü C) Üçü E) Beşi 12. Aşağıdakilerden hangisi yanlıştır? C) Yalnız III E) I ve III A) Plazma sanayide kullanılmaz. B) Plazma ile sert kayalar delinebilir. C) Evrenin % 96 sı plazma hâlindedir. D) Yıldızlar ve gezegenler arası ortamda plazma vardır. 9. E) Plazma, maddenin gaz hâlinden farklıdır. Plazmayı zihnimizde canlandırmak oldukça güçtür. 13. Aşağıdaki tanımlamalardan hangisi plazma ile ilgili değildir? A) İyonize olmuş gaz B) Plazma feneri Yukarıda verilenlerin kaç tanesinde maddenin plazma hâli vardır? A) 1 1-C 2-A B) 2 3-E 4-C C) 3 5-B D) 4 6-A 7-E C) Maddenin dördüncü hâli D) Plazma TV E) Sıkıştırılabilen plazma E) 5 8-D 9-B 10-B 11-E 12-A 13-E 2. Ünite : Madde ve Özellikleri / Akışkanlar ve Plazmalar 89 BÖLÜM 1 BİR BOYUTTA HAREKET Örneğin yürüme bandında, banda göre hareketsiz biri bandın dışında duran birine göre ya da bant dışındaki bir noktaya göre hareket ediyordur. Otobüsün koltuğunda oturan bir yolcu otobüse göre hareket etmezken, yol kenerındaki bir ağaca göre hareket etmektedir. Otoyollarda zıt yönlerde hareket eden araçların da birbirine göre hareketleri yerdeki bir gözlemciye göre hareketlerinden farklıdır. Kazanım 9.3.1.1 Hareketin göreceli bir olgu olduğu çıkarımını yapar. 9.3.1.2 Günlük hayatta karşılaşılan cisimlerin hareketlerini sınıflandırır. Hareket Nedir? Günlük hayatta kimi zaman davranış, kimi zaman enerjik olma, kimi zaman da yer değiştirme gibi anlamlarda kullanılan hareket, fiziğin de önemli konularındandır. Bütün bu örneklerden anlaşılacağı gibi hareket referans noktasına göre tanımlanır ve kişiden kişiye farklı algılanabilir. Bundan dolayı hareket görecelidir denir. Hareket Tipleri Cisimlerin hareketli olup olmadığına karar vermek oldukça zordur. Çünkü, bir referans noktasına göre hareketli sayılan cisim, başka bir referans noktasına göre durgun olabilir. Hareket, bir cismin, durağan(sabit) bir noktaya göre durumunun ya da yerinin değişmesidir. Olduğu yerde duran bir cisim hareketsizdir. Bir cismin başka bir cisme göre zamanla yer değiştirmesi hâline hareket denir. Konumu zamanla değişen her varlık hareket ediyor demektir. Hareket Görecelidir Bir cismin hareketi belirli bir noktaya göre tanımlanır. Bu noktaya referans noktası denir. Referans noktasının seçilmediği durumlarda, cisimlerin durumlarını tanımlamak güçleşir. Hareketlinin hareketi, referans noktasının hareketine bağlı olarak da değişir. Birisine göre hareketli olan başka birisine göre hareketsiz olabilir. Seçilen referans noktası hareket ettiğinde hareketsiz algılanan cisimler bile hareket ediyormuş gibi görülür. 92 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Bir Boyutta Hareket Öteleme Hareketi © Coşku Yayınları Fizik biliminde, cisimlerin hareketli olup olmaması, seçilen bir referans (başlangıç) noktasına göre, zamanla konumlarının değişip değişmemesi durumu ile bilinir. Seçilen bir referans noktasına göre bir cismin yeri zamanla değişiyorsa bu cisim o referans noktasına göre hareket ediyordur. Cisimlerin bir noktadan başka bir noktaya gitmesi şeklinde ötelendiği hareketlere öteleme hareketi denir. Bir kolinin bir yerden başka bir yere taşınması, masanın itilerek ya da çekilerek hareket ettirilmesi birer öteleme hareketidir. Dönme Hareketi Dişlilerde, kapı ve pencerelerde, açılıp kapanan musluklarda olduğu gibi cisimler, öteleme hareketi yapmadan, sabit bir nokta ya da sabit bir eksen etrafında dönme hareketi yapar. Bu tür harekete de dönme hareketi denir. Titreşim Hareketi İki nokta arasında sürekli gidip gelme hareketine titreşim hareketi denir. Titreşim hareketinde belirli zaman aralığında, hareket tekrarlanır. Salıncağın sallanması, müzik aletlerindeki tellerin hareketi titreşim hareketidir. Yuvarlanma Örnek 1 Bazı cisimler öteleme ve dönme hareketini aynı anda yapar. Yuvarlanan bir top, hareket halindeki araçların tekerlekleri hem öteleme hem de dönme hareketi yapar. Genel olarak bu harekete yuvarlanma denir. Yörünge için verilen; I. Kuşların havadaki hareketi eğriseldir. II. Lunaparktaki dönme dolabın hareketi eğriseldir. III. Yürüme bandında giden yolcunun yörüngesi doğrusaldır. yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve III C) I ve II E) I, II ve III Çözüm Yörünge, hareketlinin izlediği yolun birleştirilmesiyle elde edilen geometrik şekildir. Kuşlar havada özgürce hareket ederler. Yükselip alçalır ya da düz de gidebilirler. Genel olarak kuşların havadaki yörüngesi eğriseldir. Yörünge Dönme dolapları dairesel yörünge çizer. Hava alanları gibi değişik yerlerde, düz yerde bulunan yürüme bandı ile yolcular taşınır. Bu yolcuların yörüngesi doğrusaldır. Sonuç olarak verilen her üç yargı da doğrudur. © Coşku Yayınları Cisimlerin hareketleri sırasında geçtikleri noktaların birleştirilmesiyle elde edilen hayali çizgiye ya da şekle yörünge adı verilir. Hareketler yörüngelerine göre adlandırılır. Bir hareketli hareketi sırasında doğrusal, eğrisel ve dairesel hareket yapabilir. Gösteri uçuşu yapan planörler ve uçaklar, kuşların hareketi, lunaparklardaki hızlı trenlerin hareketi, çim sahada dönerek havadan kaleye doğru giden topun hareketi bunlara birer örnektir. Cevap E Sıra Sizde - 1 I. Ses çıkaran gergin tel II. Bir iple tavana asılmış, sallanan cisim III. Yerde yuvarlanan bilye Yukarıda verilenlerin hangileri titreşim hareketi yapar? A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve III C) l ve II E) II ve III Sıra Sizde - 2 I. Havada uçan sinek II. Dalından yere düşen elma III. Yerde yuvarlanan top Yukarıda verilenlerin hangilerinin yörüngesi eğriseldir? Bazı hareket çeşitleri Düz yolda uygun adımlarla ilerleyen kaplumbağanın hareketinde, drag yarışı yapan araçların hareketinde, dalından düşen elmanın hareketinde yörüngeler doğrusaldır. A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve III C) Yalnız III E) II ve III 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Bir Boyutta Hareket 93 Kazanım Örnek 2 9.3.1.3 Konum, alınan yol, yer değiştirme, sürat ve hız kavramlarını açıklayarak birbirleri ile ilişkilendirir. 9.3.1.4 Anlık hız ve ortalama hız kavramlarını açıklayarak örnekler verir. M noktasından harekete geçen bir araç önce R noktasına, sonra da geri vitesle K noktasına geliyor. Buna göre aracın hareketiyle ilgili aşağıdakilerden hangisi söylenemez? Konum A) R ye giderken +x yönünde hareket etmiştir. Herhangi bir cismin ya da hareketlinin bulunduğu noktanın belirli bir referans noktasına göre yönlü uzaklığına konum denir. Konum Áx ile gösterilir. Vektörel bir büyüklüktür. Birimi metre (m) dir. Düz bir yolda ve tek bir doğrultuda hareket eden cisim için, konumun işareti, cismin başlangıç noktasına göre durumunu belirtir. B) R den K ye giderken –x yönünde hareket etmiştir. C) Toplam 160 m yol almıştır. D) Yer değiştirmesi +x yönünde 40 m dir. E) Aracın N noktasına göre son konumu –60 m dir. Çözüm Aracın, R ye doğru giderken hareket yönü +x yönündedir. Geri vitesle R den K ye giderken –x yönündedir. M den R ye 20 + 40 = 60 m, Yer Değiştirme Bir noktadan başka bir noktaya giden en kısa yola yer değiştirme denir. Başka bir ifade ile, bir cismin ilk konumu ile son konumu arasındaki yönlü uzaklığa yer değiştirme ya da konum değişimi denir. R den K ye ise 40 + 60 = 100 m yol alır. Toplamda ise 160 m yol alır. © Coşku Yayınları Örneğin cismin konumunun, +Áx olması; başlangıç noktasının ilerisinde olduğunu, –Áx olması; başlangıç noktasının gerisinde olduğunu, Áx = 0 olması da tam başlangıç noktasının üzerinde olduğunu gösterir. İlk konum M son konum K olduğundan yer değiştirme –x yönünde olur ve 60 – 20 = 40 m dir. (D şıkkı yanlıştır.) Konum, aracın seçilen noktaya olan yönlü uzaklığıdır. Aracın N noktasına göre konumu –60 m dir. Cevap D Yer değiştirme ∆Áx ile gösterilir, vektörel bir büyüklüktür. Birimi metre (m) dir. Doğrusal yörüngeler için, yer değiştirme; Sıra Sizde - 3 Yer değiştirme = Son konum – İlk konum ∆Áx = Áxson – Áxilk bağıntısı ile hesaplanır. Hakan, M den L ye gidiyor. Yer değiştirmenin işareti cismin hareket yönünün işaretini verir. Semih, K den N ye gidiyor. Tuncay, T den R ye gidiyor. Şekilde verilen düz yoldaki L noktasında bulunan cisim N noktasına gelmiş ise yer değiştirmesi +3x tir. M noktasında bulunan cisim K noktasına varmış ise yer değiştirmesi –3x tir. Bazı durumlarda yer değiştirme ile alınan yol birbirine eşit olur. Yollar matematiksel olarak doğruya ne kadar yakın olursa yer değiştirme miktarı da alınan yola o kadar yakın olur. Dolayısı ile düz bir yolda, bir doğru boyunca hareket eden hareketli için alınan yol, her zaman yer değiştirmeye eşittir. 94 Metin, R den L ye gidiyor. 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Bir Boyutta Hareket Dört öğrencinin eşit bölmelendirilmiş düzlemdeki hareketleri yukarıda verilmiştir. Buna göre, hangi öğrencilerin yer değiştirmeleri eşittir? A) Hakan ve Semih B) Semih ve Metin C) Hakan ve Tuncay D) Hakan ve Metin E) Semih, Metin ve Tuncay Alınan Yol Örnek 3 Cisimlerin hareketleri sırasında geçtikleri noktaların birleştirilmesiyle elde edilen çizgiye yörünge dendiğini biliyoruz. Bir noktadan başka bir noktaya gelen hareketlinin yörüngesinin uzunluğu aynı zamanda o hareketlinin aldığı yolun uzunluğuna eşittir. Üç öğrenci K noktasından aynı anda harekete başlayarak 1, 2 ve 3 yolları üzerinden, sabit süratlerle hareket ederek aynı anda L noktasına geliyorlar. Alınan yol, skaler bir büyüklüktür. Birimi metre (m) dir. Genelde x ile gösterilir. l. Sürat ll. Hız lll. Yer değiştirme lV. Yol niceliklerinden hangileri eşittir? A) l ve lI Sürat B) l ve llI C) lI ve IlI D) II ve IV Hareketlinin aldığı yolu ve bu yolu alma süresi o hareketlinin süratini bulmaya yarar. Sürat, birim zamanda alınan yoldur. Tanıma göre, E) IIl ve IV Çözüm Alýnan yol bağıntısı ile hesaplanır. Geçen zaman Öğrenciler K den L ye farklı yörüngeler izlese bile yer değiştirmeleri eşit büyüklüktedir. Hız, birim zamandaki yer değiştirme olduğundan öğrencilerin hızları eşittir. © Coşku Yayınları SΙ birim siteminde yol birimi metre(m), zaman birimi saniye(s) olduğundan süratin birimi metre/saniye dir. Otomobil ve uçaklarda sürat birimi olarak km/h kullanılır. Sürat, skaler bir büyüklüktür. Yönü ve doğrultusu yoktur. Buna göre, öğrencilerin üçü için; Şekildeki salyangoz K noktasından L noktasına kesikli kırmızı çizgi üze- rinden gitmişse eğer, ke sikli kırmızı çizginin uzunluğu (x) salyangozun aldığı yoldur. K den L ye çizilen mavi vektör (DÁx) ise salyangozun yer değiştirme vektörüdür. Sürat = Sürat, alınan yol ile ilgilidir. Yollar farklı uzunlukta olduğundan, öğrencilerin süratleri de farklıdır. Dolayısıyla II ve III te verilen nicelikler eşittir. Cevap C Arabaların hız göstergeleri araçların o anki süratlerini (hız büyüklüğü) gösterir. Hız Bir aracın yerinin tam olarak bilinebilmesi için süratin yanında doğrultu ve yönün de verilmesi gerekir. Yön ve şiddet ile tam olarak ifade edilebilen yer değiştirmenin zamana oranına fizik biliminde hız denir. Hız Áv ile gösterilir. Vektörel bir büyüklüktür. Kısaca, hız; birim zamandaki yer değiştirme miktarı olduğundan; Hýz = v= Yer deðiþtirme Geçen zaman ∆Áx ∆Át Sıra Sizde - 4 matematiksel bağıntısı ile hesaplanır. SΙ birim sisteminde yer değiştirme büyüklüğünün birimi metre (m), zamanın birimi saniye(s) olarak alındığından hızın birimi metre / saniye (m/s) dir. Aynı düzlemde K ve L noktalarında bulunan X ve Y karıncaları aynı anda şekilde belirtilen yolları izliyor. X karıncası K ye vardığı anda Y de L ye varıyor. Buna göre, I. X in sürati Y dekinden fazladır. II. Y nin hızının büyüklüğü X inkine eşittir. III. Y nin yer değiştirmesi X inkinden büyüktür. yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I D) I ve III B) Yalnız II C) I ve II E) Yalnız III 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Bir Boyutta Hareket 95 Ortalama Hız Örnek 4 Araçlar, bildiğiniz gibi bir çok nedenden dolayı hareketleri sırasında bazen yavaşlayıp bazen de hızlanır. Araçlar küçük zaman dilimlerinde sabit hızlara sahip olsa bile hızları çoğu zaman sabit değildir. Bir doğru boyunca değişken hızlarla hareket eden cismin hızının en küçük değeri 5 m/s olduğuna göre, ortalama hızı; l. 2 m/s Bir araç herhangi bir yolu değişen hız değerleriyle belirli bir sürede alır. Oysa aynı yol, aynı sürede sabit bir hız değeri ile de alınabilir. İşte bu sabit hız değeri ilk durumdaki değişen hız değerlerine karşılık gelen hızdır ve buna o hızların ortalaması denir. SI birim sisteminde zaman birimi saniye (s), yer değiştirme birimi metre (m), hız birimi metre/saniye (m/s) dir. Ortalama hız vektörel bir büyüklüktür. Ortalama hızın yönü ve doğrultusu, yer değiştirme vektörünün yönü ve doğrultusu ile aynıdır. Yukarıdaki bağıntıda yer değiştirme miktarı yerine, alınan yol miktarı yazılırsa cismin ortalama sürat değeri bulunur. Ortalama sürat skaler büyüklüktür. SI birim sisteminde zaman birimi saniye (s), yol birimi metre (m), sürat birimi de metre/saniye (m/s) dir. ile verilenlerden hangileri olabilir? © Coşku Yayınları Yer deðiþtirme bağıntısı ile buluOrtalama hız; Hýz = Geçen zaman nur. ll. 5 m/s lll. 10 m/s A) Yalnız ll B) Yalnız lll D) ll ya da lll C) l ya da ll E) l ya da ll ya da lll Çözüm Ortalama hız değeri, değişen hız değerlerinin en küçüğünden büyük, en büyüğünden de küçüktür. En küçük hız değeri 5 m/s olduğuna göre, ortalama hızın 5 m/s den büyük olması gerekir. En büyük hız değeri bilinmediğine göre, ortalama hız değeri soruda verilenlerden yalnız 10 m/s olabilir. Cevap B Ortalama hız, değişen hız değerlerinden en küçük hız ile en büyük hızın büyüklükleri arasında bir değerdir. Ortalama hız, bazen ilk hız ile son hızın toplanıp ikiye bölünmesiyle de bulunur. (Bu durum konunun ilerleyen kısımlarında anlatılacaktır.) 96 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Bir Boyutta Hareket Örnek 5 Doğrusal yol boyunca önce 12 m/s sabit hızla 4 saniye, sonra 2 m/s sabit hızla 6 saniye hareket eden aracın ortalama hızı kaç m/s dir? A) 3 B) 4 C) 6 D) 8 E) 9 Ani Hız Çözüm Cisimler sürekli sabit hızla hareket etmez. Bazen artan bazen azalan hızlarla hareket eder. Dolayısıyla araçların ya da hareket eden cisimlerin, nesnelerin hızları da değişir. Bir hareketlinin herhangi bir andaki hızına ani hız ya da anlık hız denir. Aracın ilk 4 saniyedeki yer değiştirmesi v = Dx/ Dt bağıntısından; 12 = Dx1 / 4 Dx1 = 48 m bulunur. Sonraki 6 saniyedeki yer değiştirmesi de yine hız bağınDx2 = 12 m bulunur. tısından; 2 = Dx2 / 6 vort = Dx1 + Dx2 / 4 + 6 vort = 48 + 12 / 4 + 6 vort = 60 / 10 vort = 6 m/s dir. Cevap C Yeşil Dalga Şehirlerdeki veya şehir yakınlarındaki birbirini takip eden bol kavşaklı ana arterlerde, sürücülerin sürekli kırmızı ışığa yakalanmaları durumu oldukça yaşanmaktadır. Bu tip durumların düzeltilmesi için oluşturulan koordine trafik sinyalizasyonuna genel olarak “yeşil dalga koordinasyon sistemleri” adı verilmektedir. Bundaki temel amaç, seçilen ana arterlerde belli bir hızla seyahat eden araçların, art arda kurulu sinyalize kavşaklarda, kırmızı ışığa yakalanmadan geçebilmesini sağlamaktır. Bir yeşil ışıktan geçtikten sonra belirlenen ortalama hız değeri tutturulduğunda bir sonraki kavşakta yine yeşil ışığa denk gelinecek demektir. O güzergahta belirlenen hız değeri eğer 50 km/h ise ya sabit 50 km/h hızla gidilmeli ya da ortalama 50 km/h hız değeri tutturulmalıdır. Burada, yeşil ışığın yanma hareketi, suda veya ip üzerinde oluşturulan dalganın ilerlemesine benzetildiğinden bu tarzda çalışan sinyalize sistemlere “yeşil dalga” adı verilmektedir. © Coşku Yayınları Ortalama hız; vort = Dx/ Dt bağıntısından; Bir cismin zaman - hız tablosu şekildeki gibi ise eğer, bu cismin 1. saniyedeki hızı 5 m/s, 3. saniyedeki hızı 12 m/s, 6. saniyedeki 9 m/s dir. Herhangi bir an için bahsedilen hız anlık hız olduğu için “4. saniyedeki anlık hızı 10 m/s dir” denilmez, “4. saniyedeki hızı 10 m/s dir” denilir. “Cismin ilk hızı...”, “cismin son hızı...”, “cismin t = 5. s deki hızı...” gibi ifadeler cismin ani hızlarına işaret eder. Örnek 6 Bir aracın hız - zaman grafiği şekildeki gibidir. Buna göre, kaçıncı saniyede aracın hızı en büyük değerine ulaşmıştır? A) 1. B) 2. C) 3. D) 4. E) 5. Çözüm Grafiğe baktığımızda aracın 6 m/s lik hızla harekete başladığını, hızını 8 m/s ye çıkarıp sonra durduğunu (hız 0 m/s iken araç durmuştur) görüyoruz. Hızın en büyük değeri 8 m/s ve bu değere yine grafikten baktığımızda 1. saniyede ulaştığını söyleyebiliriz. Cevap A 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Bir Boyutta Hareket 97 Bu harekette otomobilin hızı sabittir. Hızın sabit olması demek aynı zamanda eşit zaman aralığında eşit miktar yer değiştirmesi demektir. Bu açıklamalara göre, I. yargı doğrudur. Kazanım 9.3.1.5 Düzgün doğrusal hareket için konum, hız ve zaman kavramlarını ilişkilendirir. Durmakta olan arabanın harekete geçerek yol alması demek hızının değişmesi demektir. Duruştan harekete geçen araç hızını artırmıştır. Çünkü ilk hızı sıfır idi. O halde II. yargı doğrudur. DÜZGÜN DOĞRUSAL HAREKET Eşit zaman aralığında eşit yer değiştiren araç sabit hızlıdır. Çünkü hız sabit olmasa eşit yer değişimi olmazdı. III. yargı da doğrudur. Düzgün doğrusal hareket, doğrusal bir eksen üzerinde sabit hızla giden cisimlerin hareketidir. Eğer bir hareketli düz bir yolda hızını değiştirmeden gidiyorsa, bu hareketlinin yapmış olduğu hareket düzgün doğrusal hareket olur. Cevap E Sıra Sizde - 5 Düz bir yolda hareket hâlinde olan otomobil, I. Hızlanan Düzgün doğrusal harekette, hareketli eşit zaman aralıklarında eşit yer değiştirir ve hareketin yönü hiç değişmez. Dolayısıyla düz bir yolda eşit zaman aralıklarında eşit yer değiştiren cisimlerin hareketine düzgün doğrusal hareket ya da sabit hızlı hareket denir. x = v⋅t bağıntısı ile hesaplanır. Kırmızı ışığı görüp yavaşlayan taksi, eğimli arazide yuvarlanan top, start işareti ile yarışa başlayan sporcular, havaalanından kalkan uçak, tramblenden havuza atlayan sporcu eşit zaman aralıklarında eşit yol almadıkları için düzgün doğrusal hareketten farklı bir hareket yapmaktadırlar. Bu nesneler ya hızlanıyor ya da yavaşlıyordur. Bir otomobille ilgili verilen; I. Düzgün doğrusal hareket yapıyorsa hızı sabittir. II. Durmakta olan aracın şoförü yeşil ışığın yandığını görüp gaza basarsa hızını artırmış olur. III. Eşit zaman aralığında eşit yer değiştirirse hızı sabit olur. yargılarından hangileri doğrudur? B) Yalnız II D) I ve III B) Yalnız II A) Yalnız I D) I ve III C) I ve II E) II ve III Konum - Zaman ve Hız - Zaman Grafikleri Düzgün doğrusal harekette, eşit zaman aralıklarında eşit yollar alındığından hız sabit idi. Dolayısı ile bu tür hareket yapan cisimler için konum - zaman grafiği, eğimi sabit olan bir doğru şeklindedir. Hız - zaman grafiği ise, eğimi sıfır olan yani zaman eksenine paralel bir doğrudur. Bir cismin konum - zaman grafiği Şekil - I deki gibi ise hız - zaman grafiği de Şekil - II deki gibi olur. Konum, doğrusal olarak değişirken, hız, sabit bir doğru şeklindedir. Konum(m) C) I ve II E) I, II ve III Çözüm Hareket hâlindeki otomobil, düz bir yolda ve aynı yönde hızını hiç değiştirmeden gidiyorsa otomobilin yapmış olduğu bu harekete düzgün doğrusal hareket denir. 98 verilenlerinden hangilerini yaparsa, ivmeli hareket yapmış olur? Düzgün doğrusal harekette konum - zaman ve hız - zaman grafikleri hareketin daha anlaşılır hâle gelmesini sağlar. Hareketlinin konumunun zamanla değişimi ile hareketlinin hızının zamanla değişimini çizebilmek için hareketliye ait veriler gerekir. Örnek 7 A) Yalnız I III. Sabit hızlı hareket © Coşku Yayınları Düzgün doğrusal hareket yapan bir araç v sabit hızıyla hareket ediyorsa t sürede aldığı yol, II. Yavaşlanan 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Bir Boyutta Hareket Hýz(m/s) 60 6 50 5 4 3 2 40 30 20 10 0 Zaman(s) 5 10 15 20 25 30 Þekil - I 1 0 Zaman(s) 5 10 15 20 25 30 Þekil - II Konum - Zaman Grafiğinden Hızın Hesaplanması Örnek 8 Düz bir yolda hareket eden K ve L cisimlerinin konum - zaman grafikleri şekildeki gibidir. Buna göre, Eğim, bir doğrunun dikliğidir. Diklik artıyorsa eğim artıyor, diklik azalıyorsa eğim azalıyor, diklik sabitse eğim de sabittir. Düzgün doğrusal hareket yapan cisim için çizilen konum - zaman grafiğinin eğimi cismin hızıyla ilişkilidir. Konum - zaman grafiğinin eğimi, cismin hızının büyüklüğüne eşittir. Grafiğin alanının hiç bir anlamı yoktur. Dolayısı ile konum - zaman grafiklerinde sadece grafiğin eğimine bakılır. I. K ile L zıt yönde hareket etmektedir. II. Cisimlerin ilk konumları aynıdır. III. Aralarındaki uzaklık sürekli artmaktadır. Düzgün doğrusal hareket için çizilen konum - zaman grafiğinin eğimi cismin hızının büyüklüğüne eşit olduğundan bu durum, yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve III C) I ve II E) I, II ve III tanα = eğim = hız ∆x tanα = ∆t Çözüm Buna göre, I. Cisimler zıt yönlerde hareket etmiştir. II. Cisimlerin hızlarının büyüklüğü eşittir. yargılarından hangileri doğrudur? B) Yalnız II D) I ve III ∆x bağıntısı ile hesaplanır. ∆t Hız - Zaman Grafiğinden Alınan Yolun Hesaplanması Düzgün doğrusal hareket için çizilen hız - zaman grafiği ile cismin yer değiştirmesi arasında matematiksel bir ilişki vardır. Hız - zaman grafiğinin alanı cismin yer değiştirme miktarına eşittir. Buradan, III. Cisimler t anında yanyanadır. A) Yalnız I Düzgün doğrusal hare kette hız - zaman grafiğinde grafik parçasının zaman ekseni ile sınırladığı alan hareketlinin yer de ğiştirme miktarını verdiğinden, alan matematik- sel olarak hesaplanarak cismin yer değiştirme miktarı bulunabilir. Sıra Sizde - 6 Düz bir yolda hareket eden K ve L cisimlerinin konum - zaman grafikleri şekildeki gibidir. v= © Coşku Yayınları Cevap E v = tanα olur. Sonuç olarak cismin hızı; Verilen konum - zaman grafiğine göre, her iki cisim de x konumundan itibaren hareket etmektedir. Bundan sonra K cismi +x yönünde L cismi de –x yönünde hareket ettiği için hareket yönleri zıttır. İlk konumları aynı olan ve zıt yönde giden cisimler birbirinden sürekli olarak uzaklaşır. Sonuç olarak verilen üç yargı da doğrudur. E) I, II ve III C) I ve II Alan = Yer değiştirme miktarı, Alan = ∆x ∆x = v ⋅ t bağıntısı elde edilir. Ölçekli olarak verilen konum - zaman ve hız - zaman grafiklerin eğim ve alanları birim kareler yardımıyla bulunabilir. Özdeş olan kareler bize bulmak istediğimiz niceliğe ulaşmamızda kolaylık sağlar. Düzgün doğrusal hareket yapan cisimlerin konum - zaman grafiklerinden hız - zaman grafikleri çizilebilir. Konum - zaman grafiğinin eğimi hızı, hız - zaman grafiğinin alanı konum değişimini verdiğinden karşılıklı değişimler dikkate alınarak dönüşümler gerçekleştirilir. Konum - zaman grafiğinde eğimin işareti hızın bir işareti olduğundan yönlere dikkat edilir. 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Bir Boyutta Hareket 99 Sıra Sizde - 7 Örnek 9 Hız - zaman grafiği şekildeki gibi olan hareketlinin 0 - t zaman aralığındaki yer değiştirmesi ∆x olduğuna göre, toplam yer değiştirme kaç ∆x tir? Düz bir yolun K noktasından 2 m/s lik sabit hızla geçen robot L noktasına kadar yürümüş ve burada 5 saniye durduktan sonra geri dönerek 2 m/s lik sabit hızla M noktasına gelmiş olsa, böyle bir robotun konum - zaman ve hız - zaman grafiklerini çiziniz. Çözüm A) 2 B) 3 C) 4 D) 5 E) 6 Örnek 11 Robot, K den L ye 20 metrelik yolu 2 m/s lik hızla 10 saniyede alır. L den M ye ise 30 metrelik yolu yine 2 m/s lik sabit hızla 15 saniyede alır. 5 saniye de duran robotun toplam hareket süresi, 10 + 15 + 5 = 30 saniyedir. Konum - zaman ya da hız - zaman grafiğinden robotun 20 saniye sonra nerede olduğu da bulunabilir. Konum için sürenin 20 saniye olduğu anda nerede olduğuna bakılırsa, bunun +10 metre olduğu yani K ile L nin tam ortasında olduğu görülür. Benzer şekilde, hız grafiğinde 20 saniyeye kadar olan grafik parçasının toplam alanı bulunur. Bu alan, +20 m – 10 m = +10 m dir. Dolayısı ile robot K ile L nin tam ortasındadır. © Coşku Yayınları Robotun hızı L noktasına varıncaya kadar 2 m/s ve sabittir. L de 5 saniye duran robotun hızı burada sıfırdır. L den M ye doğru ilk hareketine zıt yönde giden robotun hızı bu aralıkta sabit ve –2 m/s dir. Hız - zaman grafiği şekildeki gibi olan bir arabanın konum - zaman grafiği aşağıdakilerden hangisi olabilir? Örnek 10 Düz bir yolda hareket eden cismin hız - zaman grafiği şekildeki gibidir. Buna göre, cisim 10 saniye sonuna kadar kaç metre yer değiştirmiştir? Çözüm Çözüm Hız - zaman grafiğinde alan yer değiştirmeyi verir. ∆x = 6 ⋅ 10 = 60 m 100 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Bir Boyutta Hareket Hız - zaman grafiğinde alan yer değiştirmeyi verir. Şekildeki gra- fikte her bir birim kareye x de nilirse hareketli t süre sonunda 2x, t - 2t zaman aralığında x, 2t - 3t zaman aralığında da 3x kadar yer değiştirmiştir. 3t süre sonra toplam yer değiştirmesi ise 6x olmuştur. Buna uygun grafik B seçeneğindedir. Cevap B Kazanım Sıra Sizde - 8 Konum - zaman grafiği şekildeki gibi olan hareketlinin hız - zaman grafiği aşağıdakilerden hangisidir? 9.3.1.6 İvme kavramını hızlanma ve yavaşlama olayları ile ilişkilendirerek açıklar. İvme Günlük hayatta karşılaştığımız birçok hareket çeşidinde hız sabit değildir. Bazı hareketliler, harekete başladıktan sonra hızını artırmakta, bazıları da hareket hâlinde iken hızını azaltmaktadır. Fizik biliminde bu tür hareketlerdeki hız değişimi, ivme kavramı ile açıklanır. İvme, birim zamandaki hız değişimidir. Hızda bir değişme varsa ivme vardır. Hızda bir değişme yoksa ivme sıfırdır. İvme sabit ise hız düzgün değişiyordur. İvme vektörel bir büyüklüktür. Áa sembolü ile gösterilir. Örneğin bir aracın ivmesi 5 m/s2 ise, aracın hızı her saniye 5 m/s kadar değişir. Bu değişim hızlanma ya da yavaşlama şeklinde olabilir. © Coşku Yayınları Sıra Sizde - 9 Bir motosikletli doğrusal KLM yolunu 8 dakikada alıyor. L; bu yolun orta nok- tası olduğuna göre, motosikletli K den L ye kaç dakikada gitmiştir? A) 1 B) 2 D) 4 E) 5 Sıra Sizde - 10 Doğrusal yol boyunca ha reket eden bir aracın hız - zaman grafiği şekildeki gibidir. A) 2,5 B) 3 C) 3,5 İvme, Áa = C) 3 Buna göre, aracın orta- lama hızı kaç m/s dir? Şekildeki bisikletlinin hızı her saniye 1 m/s kadar arttığı için ivmesinin büyüklüğü 1 m/s2 dir. D) 4 E) 5 ∆Áv ∆t bağıntısı ile hesaplanır. SΙ birim sisteminde hızın birimi m/s, zamanın birimi s olduğundan ivmenin birimi m/s2 dir. Hızlanma ve Yavaşlama Cisimlerin durgun halden harekete geçebilmeleri için hızlarını arttırmaları gerekir. Bu durumda cisim hızlanan hareket yapar. Hareketli cisimlerin durabilmeleri için hızlarını azaltmaları gerekir. Bu durumda cisim yavaşlayan hareket yapar. İster hızlansın isterse yavaşlasın; cismin hızında bir değişme olduğu için cisim ivmeli hareket yapmış demektir. Araçlar hızlanmak için bir motor kuvvetine ihtiyaç duyar. Yine araçlar yavaşlamak için fren gibi mekanizmalarla elde edilen sürtünme kuvvetine ihtiyaç duyar. Eğik düzlemden yukarı doğru atılan bir top belli bir yükseklikte durur ve geriye doğru hızlanmaya başlar. Yine düşey yukarı doğru atılan bir taş yavaşlayarak hareket eder, belirli bir yüksekliğe çıkar ve aşağıya doğru hızlanmaya başlar. Burada verilen top ve taş örneklerinde de hızlanmaya ve yavaşlamaya sebep olan etki yer çekimi kuvvetidir. Dolayısıyla bir nesnenin ivmeli hareketinin sebebi o nesneye bir kuvvetin etki ediyor olmasıdır. 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Bir Boyutta Hareket 101 Örnek 12 Düz bir yolda hareket eden cismin hız - zaman grafiği şekildeki gibidir. Bu cismin ivmesi sabit ve a olduğuna göre, a kaç m/s2 dir? Hız vektörel bir büyüklük olduğundan dolayı, hızın şiddeti değişmese bile, hızın yönü değiştiğinde, bir hız değişiminden bahsedilebilir. Her türlü hız değişimi ise ivmeli harekettir. Viraja sabit süratle giren araçların hızları değişir. Bu da onların ivmeli hareket yaptığı anlamına gelir. Yine burada da aracın ivmeli hareket yapmasına neden olan etki; kuvvettir. A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5 Çözüm İvme, birim zamandaki hız değişimidir. Hız - Zaman ve İvme - Zaman Grafikleri a= Hız - zaman grafiğinin eğimi ivmeyi verir. Verilen grafiğe göre, cismin hız değişimi Hızlanan hareketlerin ivmesinin işareti pozitif (+), yavaşlayan hareketlerin ivmesinin işareti negatif (–) alınır. = a Şekildeki grafiklerde, K aracı hızlanmış, L aracı yavaşlamıştır. K nin ivmesi pozitif, L nin ivmesi negatiftir. K aracı 3 saniyede hızını 5 m/s den 20 m/s ye çıkarmış, dolayısıyla hız değişimi 20 – 5 = 15 m/s dir. İvmesi ise a = ∆v / ∆t bağıntısından aK = 15 / 3 = 5 m/s2 dir. L aracı 6 saniyede hızını 12 m/s den sıfıra indirmiş, dolayısıyla hız değişimi 0 – 12 = –12 m/s dir. İvmesi ise a = ∆v / ∆t bağıntısından aL = –12 / 6 = –2 m/s2 dir. Bu ivmeler grafiklerde gösterilmek istenirse eğer, şekildeki gibi olur. 20 = 2 m / s 2 dir. 10 Cevap B © Coşku Yayınları ∆t = 10 s olduğundan ∆v = 25 – 5 = 20 m/s dir. ∆v bağıntısı ile hesaplanır. ∆t Sıra Sizde - 11 Ahmet ve Mehmet, bisikletleriyle durgun hâlden harekete geçerek düzgün hızlanıyorlar. Ahmet 1 dakikada hızını 5 m/s ye Mehmet de hızını 20 saniyede 120 m/dk ya çıkartıyor. Ahmet ve Mehmet’in ivmeleri kaçar m/s2 dir? Ahmet A) 1/12 1/10 B) 1/6 1/5 C) 1/12 1/5 D) 1/6 1/10 E) 12 10 Sıra Sizde - 12 Sabit ivmeli hareket eden bir cismin ortalama hızı; cismin ilk hızı ile son hızının toplanıp ikiye bölünmesi ile hesaplanır. v ort. = v ilk + v son 2 Bir cismin hız - zaman tablosu şekildeki gibidir. Buna göre, cismin ivmesinin büyüklüğü kaç m/s2 dir? A) 1 102 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Bir Boyutta Hareket Mehmet B) 1,5 C) 2 D) 2,5 E) 5 Kazanım Pekiştirme - 1 Ali, Ayşe, Hasan ve Esma’nın şekildeki eşit bölmeli düzlemdeki konumları veriliyor. Kazanım Pekiştirme - 4 Sabit süratle hareket eden bir aracın zaman, konum ve hızının büyüklüğüne ait tablo oluşturulmuştur. Tablodaki boş kısımları doldurunuz ve aracın konum - zaman, hız - zaman grafiklerini çiziniz. Buna göre, öğrencilerin K noktasına göre konum vektörlerini şekil üzerine çiziniz. Konum vektörlerinin büyüklükleri arasındaki ilişkiyi yazınız. ................................... Kazanım Pekiştirme - 2 / Bulmaca Aşağıdaki bulmacayı tamamlayarak anahtar kelimeyi bulunuz. 2. Sabit noktaya göre yer değiştirme 3. Birim zaman- daki hız değişimi © Coşku Yayınları 1. Birim zamandaki yer değiştirme Kazanım Pekiştirme - 5 4. Birim zamanda alınan yol 5. En kısa süre Kazanım Pekiştirme - 3 Konum - zaman grafiği verilen aracın verilen zaman aralıklarında hangi yönde hareket ettiğini, hızının sabit ya da değişen olduğunu belirtiniz. 0 - t1 : ....................................................................... t1 - t2 : ...................................................................... Bir karınca K den L ye, diğeri ise N den M ye şekilde belirtilen yolları izleyerek ulaşıyor. Buna göre, karıncaların yer değiştirme vektörlerini çiziniz. t2 - t3 : ...................................................................... t3 - t4 : ....................................................................... t4 - t5 : ....................................................................... 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Bir Boyutta Hareket 103 Kazanım Değerlendirme Testi - 1 1. 4. – Araçlar harekete başladıktan 1 saat sonra X ve Y aynı konumdadır. Şekildeki doğrusal yol boyunca hareket eden bir cisim önce K noktasından M noktasına, sonra da M noktasından L noktasına geliyor. – Araçlar harekete başladıktan 2 saat sonra X ve Z aynı konumdadır. Buna göre, cismin yer değiştirmesi kaç m olmuştur? A) –30 B) –20 C) 30 D) 50 Aynı anda aynı yerden geçen X, Y ve Z aynı yönde hareket ediyor. Buna göre X, Y, Z araçlarının 1. ve 2. saatteki yer değiştirmeleri, aşağıdaki tablolardan hangisindeki gibi olur? E) 130 2. Düz bir yolda sabit v hızı ile hareket eden cisim 600 cm lik yolu 2 dakikada alıyor. 1 B) 30 1 D) 10 1 E) 5 1 C) 20 Buna göre, v kaç m/s dir? 1 A) 40 3. © Coşku Yayınları Şekil - I de K, L ve M balonlarının havadaki konumları verilmiştir. Balonlar bir süre sonra Şekil - II deki konumu almıştır. Buna göre, aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır? 5. Düz yolda hareket eden bir cismin konum - zaman grafiği şekildeki gibidir. Başlangıç noktası x = 0 olduğuna göre, I. Cismin hızı 1 m/s dir. A) K balonu + 100 m yer değiştirmiştir. II. t = 0 anında başlangıcın 30 m ilerisinden geçmiştir. B) L balonu – 100 m yer değiştirmiştir. III. Cisim x = 0 konumundan uzaklaşmaktadır. C) K ve L balonlarının yer değiştirmesi birbirine eşittir. yargılarından hangileri doğrudur? D) En büyük yer değiştirmeyi M balonu yapmıştır. A) Yalnız I E) M balonu +200 m yer değiştirmiştir. 104 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Bir Boyutta Hareket D) II ve III B) Yalnız II E) I, II ve III C) I ve II Kazanım Değerlendirme Testi - 1 6. 8. Düz yolda hareket eden K ve L cisimlerinin konum zaman grafikleri şekildeki gibidir. 10 saniye sonra cisim ler arası uzaklık 30 m ol duğuna göre, 20 saniye sonra cisimler arası uzaklık kaç metredir? Evden çıkan çocuk 50 m ilerdeki markete sabit süratle giderek tekrar evine dönüyor. A) 30 B) 40 C) 50 D) 60 E) 70 Çocukla ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur? A) B) C) 9. D) Konum (m) Zaman t E) Zaman 0 2t Zaman 0 t 10 Düz yatay yolda hareket eden K ve L cisimlerinin hız - zaman grafikleri şekildeki gibidir. B) 40 C) 50 D) 60 Buna göre, A) 2 3 t1 oranı kaçtır? t2 B) 1 3 C) 3 4 D) 11. Düz yolda hareket eden K, Cisimler için, I. 2t anında K ile L yanyanadır. III. 60 m III. 4t anında L ile M yanyanadır. verilenlerinden hangileri olabilir? yargılarından hangileri doğrudur? 2-C 3-C B) I ve II 4-B A) Yalnız I C) I ve III E) I, II ve III 5-E 3 5 II. 3t anında K ile M yanyanadır. D) II ve III E) L ve M cisimlerinin konum - zaman grafikleri şekildeki gibidir. I. 20 m 2 5 II. 40 m A) Yalnız I E) 70 lik yolu t1, 450 cm lik yolu t2 sürede alıyor. 2t t = 0 anında cisimler arası uzaklık 10 metre olduğuna göre, 10 saniye sonra cisimler arası uzaklık; 1-D 10. Düz bir yolda 5 m/s lik hızla giden bir cisim 300 cm 7. A) 30 Ývme +10 KL arası uzaklık 150 metre, LM arası uzaklık 250 metre olduğuna göre, v kaç m/s dir? 2t © Coşku Yayınları 0 Düz bir yolda sabit v ve 25 m/s lik hızlarla hareket eden X ve Y cisimleri K ve L noktalarından aynı anda geçiyor. X cismi Y ye M noktasında yetişiyor. Hýz(m/s) 100 50 6-C 7-B 8-D 9-B 10-A B) Yalnız II D) Yalnız III C) I ve II E) I, II ve III 11-E 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Bir Boyutta Hareket 105 Kazanım Değerlendirme Testi - 2 1. 4. Düz tren rayında sabit v hızıyla hareket eden 200 metre uzunluğundaki trenin 80 metre uzunluğundaki tünele trenin son noktasının tamamen girişi 10 saniye sürüyor. Buna göre, trenin tünelden tamamen çıkma süresi kaç saniyedir? A) 12 Düz bir yolda hareket eden cisimlerden K ve L cisimlerinin konum - zaman grafikleri şekildeki gibidir. B) 14 C) 16 D) 18 E) 19 10 saniye sonunda K cisminin yer değiştirmesi ∆xK, DxK oranı kaçtır? L ninki ∆xL olduğuna göre, DxL B) 2 A) 1 C) 3 D) 4 E) 5 5. Düz bir yolda hareket eden cismin konum - zaman grafiği şekildeki gibidir. Cismin hızı 4 m/s olduğuna göre, x = 0 konumundan 20 m uzaktaki noktaya kaç saniyede varmıştır? A) 1,0 B) 1,5 C) 2,0 D) 2,5 III. 4 saat sonra Y ile Z aynı yerde olur. yargılarından hangileri doğrudur? E) 3,0 B) Yalnız II D) I ve II C) Yalnız III E) I ve III Hýz(m/s) L K Zaman(s) 20 Þekil - I 0 Zaman(s) 5 Þekil - II Düz bir yolda hareket eden cisimlerden K cisminin konum - zaman, L cisminin ise hız - zaman grafikleri şekildeki gibidir. 20 saniye sonunda K cisminin yer değiştirmesi ∆xK, 5 saniye sonra L ninki ∆xL olduğuna göre, DxK oranı kaçtır? DxL A) 6 6 60 0 I. X ile Z, 4 saat sonra yanyana gelir. Konum(m) II. 2 saat sonunda Y, Z nin dört katı yol alır. A) Yalnız I 3. Buna göre, © Coşku Yayınları 2. Düz bir yolda başlangıç noktaları ve hareket yönleri aynı olan X, Y ve Z cisimlerinin t = 0 anından itibaren hız - zaman grafikleri şekildeki gibidir. B) 4 6. D) 2 E) 1 106 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Bir Boyutta Hareket Bu cisimlerin, I. Hareket yönü II. Yer değiştirme miktarı III. İvme niceliklerinden hangileri aynıdır? A) Yalnız I C) 3 Düz bir yolda hareket eden X, Y, Z cisimlerinin hız - zaman grafiği şekilde verilmiştir. B) Yalnız II D) I ve II C) Yalnız III E) I ve III Kazanım Değerlendirme Testi - 2 7. Düz bir yolda hareket eden cismin hız - zaman grafiği şekildeki gibidir. 10. Doğrusal yol üzerindeki X noktasından harekete geçen K, L ve M araçlarına ait grafikler aşağıdaki gibidir. Buna göre, I. Cisim sabit hızla hareket etmektedir. II. Hareket yönü değişmemektedir. III. Cisim durmaktadır. Buna göre, hangi araçlar hareketleri boyunca X noktasından uzaklaşır? yargılarından hangileri doğrudur? 8. B) Yalnız II D) I ve III C) I ve II A) Yalnız K E) Yalnız III Düz yolda hareket eden K ve L cisimlerinin hız - zaman grafikleri şekildeki gibidir. B) L ve M D) K, L ve M C) K ve L E) Yalnız M Cisimler başlangıcta yanyana olduğuna göre, aşağıdakilerden hangisi yan- lıştır? 11. Düz yolda hareket eden K ve L cisimlerinin konum - zaman grafikleri şekildeki gibidir. © Coşku Yayınları A) Yalnız I A) t=0 anında aralarındaki uzaklık en büyüktür. B) Hızları farklı büyüklüktedir. C) Hareket yönleri aynıdır. D) Aralarındaki uzaklık hareket süresince artar. Buna göre, I. Başlangıçta cisimler arası uzaklık 10 metredir. II. Cisimlerin hızı eşit ve 1 m/s dir. E) K cismi batıya gidiyorsa L de batıya gidiyordur. III. Cisimler arası uzaklık hareket süresince sabittir. yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I 9. Dairesel bir pist üzerinde sabit vX ve vY büyüklüğündeki hızlarla koşan X ve Y koşucuları şekildeki konumlarından aynı anda ve belirtilen yönlerde geçiyor. D) I ve III E) I, II ve III 12. Hız - zaman grafiği şekildeki I. Durakta bekleyen minibüs II. Bisiklet süren sporcu II. vX < vY dir. III. vY < vX tir. III. Hareket hâlindeki trende oturan yolcu yargılarından hangileri doğru olabilir? verilenlerden hangileri olabilir? A) Yalnız I A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve II 2-D 3-B 4-B C) Yalnız III E) II ve III 5-D gibi olan hareketli; I. vX = vY dir. C) I ve II Koşucular K noktasında yanyana geldiklerine göre, 1-C B) Yalnız II 6-A 7-C 8-A 9-E 10-D 11-A D) I ve III B) Yalnız II C) I ve II E) II ve III 12-E 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Bir Boyutta Hareket 107 BÖLÜM 2 KUVVET 2. Temas Gerektirmeyen Kuvvetler Kazanım Fiziksel temas olmadan cisimleri etkileyen kuvvetlere temas gerektirmeyen kuvvetmeyen kuvvetler denir. Temas gerektirmeyen kuvvetlerde ise etki eden ile etkilenen arasında fiziksel te- mas yoktur. 9.3.2.1 Kuvvet kavramını örneklerle açıklar. Kuvvet Nedir? Temas gerektirmeyen kuvvetler etki ettikleri cisimler üzerinde hareket durumunu değiştirme ve şekil değişimi yapma gibi etkiler oluşturabilir. Yağmur damlalarının, ağaç yaprağının, dalından kopan elmanın yere düşmesi, mıknatısların bazı metalleri çekmesi veya mıknatısların birbirini itmesi, tarak ile saç tararken tarağın saçı çekmesi, gezegenlerin birbirini çekmesi gibi olaylarda temas gerektirmeyen kuvvetler uygulanır. Kuvvetin etkileri bir çok olayda hissedilir. Kuvveti kısaca itme ve çekme olarak öğrenmiş ve kuvvetin iki grup altında incelendiğini görmüştük. Doğadaki kuvvetler genel olarak, 1. Temas gerektiren kuvvetler 2. Temas gerektirmeyen kuvvetler olarak ikiye ayrılır. 1.Temas Gerektiren Kuvvetler Temas gerektiren kuvvetlerde etki eden ile etkilenen kuvvet arasında fiziksel temas vardır. Temas gerektiren kuvvetler Fiziksel temas sonucunda cisimleri etkileyen kuvvetlere temas gerektiren kuvvetler denir. Temas gerektiren kuvvetler etki ettikleri cisimler üzerinde şekil değişimi, yer değişimi, yön değişimi ve hareket durumunda değişim yapabilir. 108 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Kuvvet © Coşku Yayınları Cisimlerde şekil, hız ve yön değiştirebilen etkiye kuvvet denir. Başka bir ifade ile, duran cisimleri hareket ettiren, hareket hâlindeki cisimleri durdurabilen, uygulandığı cisimlerin şeklini değiştirebilen etkiye kuvvet denir. Kuvvetler etki ettikleri cisimler üzerinde, 1. Şekil Değişimi 2. Yer değişimi 3. Yön değişimi 4. Döndürme 5. Hareket durumunda değişim a) Hızlanma b) Yavaşlama yapabilir. Aşağıdaki resimlerde kuvvetin değişik etkileri verilmiştir. Çözüm Dokunmayla kuvvet uygulama olaylarının tümünde temas gerektiren kuvvetler uygulanırken, dokunma olmadan gerçekleşen olayların tümünde de temas gerektirmeyen kuvvetler vardır. Verilen resimlere göre, elmanın yere düşmesinde yer çekimi kuvveti uygulanır. Bu kuvvet temas gerektirmeyen kuvvettir. Atın arabayı çekmesinde, sporcunun yayı germesinde ise temas vardır. Cevap A Temas gerektirmeyen kuvvetler etki ettikleri cisimler üzerinde hareket durumunu değiştirme ve şekil değişimi yapma gibi etkiler oluşturabilir. Sıra Sizde - 13 © Coşku Yayınları Temas gerektirmeyen kuvvetler Yukarıda verilenlerin hangilerinde temas gerektiren kuvvet vardır? A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve III C) Yalnız III E) II ve III Örnek 13 Sıra Sizde - 14 Aşağıdakilerin hangisinde temas gerektiren bir kuvvet vardır? Yukarıdaki resimlerde kuvvetler için aşağıdakilerden hangisi doğrudur? I de II de III te A) Temas Temas gerektirmeyen gerektiren Temas gerektiren B) Temas gerektiren Temas Temas gerektirmeyen gerektirmeyen C) Temas Temas gerektirmeyen gerektiren Temas gerektirmeyen D) Temas Temas Temas gerektirmeyen gerektirmeyen gerektiren E) Temas gerektiren Temas Temas gerektirmeyen gerektiren 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Kuvvet 109 Kuvvetin Büyüklüğü Nasıl Ölçülür? Uygulanan kuvvetlerin büyüklüğünü bilmek, sebep olacağı etkileri tahmin etmede bize kolaylık sağlar. Kuvvetin birimi newtondur. Newton kısaca N harfi ile gösterilir. Kuvvet dinamometre adı verilen araç ile ölçülür. Şekilde verilen ÁF1 ve ÁF2 kuvvetlerini temsil eden oklar birbirlerine paralel oldukları için her ikisinin de doğrultuları aynı ve doğu - batı doğrultusundadır. Fakat ÁF1 kuvvetinin yönü batı, ÁF2 kuvvetinin yönü ise doğudur. Dinamometrenin içinde şekilde de görüldüğü gibi çelik bir yay bulunur. Üzerinde ise ölçeklendirilmiş bir gösterge vardır. Cisimlere uygulanan kuvvetlerin doğrultuları ve yönleri önemlidir. Çünkü cisme hangi yönde hareket kazandırmak istiyorsak o yönde kuvvet uygularız. Dinamometre ile ölçüm yapılacağı zaman, uygulanan kuvvetin büyüklüğünü ölçebilecek bir dinamometre seçilmelidir. Küçük kuvvetleri ölçen dinamometrelerle büyük kuvvetleri ölçebilmek mümkün değildir. Bir cisim yukarı yönde kuvvet uygulanarak atıldığında yukarı giderken, aşağı yönde kuvvet uygulanarak atıldığında aşağı yönde hareket eder. © Coşku Yayınları Dinamometre ile kuvvet ölçümü yaparken cismi asmak yerine yatayda dinamometre ile çekerek de ölçebiliriz. Bir cisme etki eden kuvveti dinamometre ile ölçerken dinamometrenin yayı uzar. Cisme etki eden kuvvet ne kadar büyük ise dinamometredeki yayın uzaması da o kadar büyük olur. Kuvvetin Doğrultusu ve Yönü Golf oynayan bir sporcunun, topun deliğe girmesi için uygulayacağı kuvvetin yönü deliğe doğru olmalıdır. Cisimlere uygulanan kuvvetlerin yönleri ve doğrultuları vardır. Kuvveti, yönlendirilmiş bir doğru parçası (ok) ile gösteririz. Aşağıdaki şekilde kuvvetin doğrultusu, yönü, büyüklüğü ve uygulama noktası gösterilmiştir. Bileşke Kuvvet Büyüklüðü x A 3 birim yönü B +x F uygulama noktasý doðrultusu Duran cisimlere bir kuvvet uygulandığında cisim kuvvet yönünde hareket eder. Şekilde Ömer dolaba kuvvet uyguluyor. Uygulanan bu kuvvet bir okla gösterilmiştir. 110 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Kuvvet İki ya da daha fazla kuvvetin yaptığı toplam etkiyi tek başına yapabilen kuvvete bileşke kuvvet denir. Kuvvetlerin her birine ise bileşke kuvvetin bileşenleri denir. Bileşke kuvvet ÁR sembolü ile gösterilir. Bileşke kuvvet, vektörlerin toplanması ile bulunur. Aynı Doğrultudaki Kuvvetlerin Bileşkesi Aynı noktaya uygulanan ve aynı yönlü olan kuvvetlerin bileşkesinin büyüklüğü, kuvvetlerin cebirsel toplamına eşittir. R = F1 + F2 dir. R = 20 + 30 = 50 N dur. Çözüm A seçeneğindeki arabaya 6 ve 3 birimlik kuvvetler zıt yönde uygulanmış, bunların bileşkesi 6 – 3 = 3 birimdir. B seçeneğindeki arabaya 3 ve 2 birimlik kuvvetler zıt yönde uygulanmış, bunların bileşkesi 3 – 2 = 1 birimdir. C seçeneğindeki arabaya 5 ve 2 birimlik kuvvetler zıt yönde uygulanmış, bunların bileşkesi 5 – 2 = 3 birimdir. Bu durumda kuvvetler arasındaki açı α = 0° olduğundan bileşke kuvvetin şiddeti maksimum değerde olur. D ve E seçeneklerindeki arabalara 2 ve 1 birimlik kuvvetler aynı yönde uygulanmış, bunların bileşkeleri 2 + 1 = 3 birimdir. Aynı noktaya uygula nan kuvvetler zıt yönlü iseler, bileşke kuvvetin büyüklüğü, vektörlerin büyüklüklerinin cebirsel farkına eşit olur. Cevap B Sıra Sizde - 15 R = F1 – F2 dir. R = 30 – 20 = 10 N dur. Yukarıda verilen araçlardan hangi ikisine etki eden bileşke kuvvetler eşittir? © Coşku Yayınları Kuvvetler zıt yönlü iken aralarındaki açı α = 180° olduğundan bileşke kuvvetin şiddeti minimum değerde olur. A) I - II B) I - IlI C) I - IV D) Il - IlI E) Il - IV Örnek 15 Örnek 14 Sürtünmesiz yatay yollardaki araçlara etki eden kuvvetler aşağıdaki gibi gösterilmiştir. Buna göre, hangi seçenekteki araca etki eden bileşke kuvvetin büyüklüğü, diğerlerininkinden farklıdır? (Oklar eşit bölmelidir.) Yukarıda verilenlerin hangilerinde temas gerektirmeyen kuvvet vardır? A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve II C) Yalnız III E) I ve III Çözüm Dokunma ya da fiziksel temas olmadan gerçekleşen kuvvetlere temas gerektirmeyen kuvvet denir. Mıknatıslar arasındaki kuvvet, yağmur damlasına etki eden yerin çekim kuvveti, temas gerektirmeyen kuvvettir. El arabasının itilmesinde temas gerektiren kuvvet vardır. Cevap E 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Kuvvet 111 Kazanım 9.3.2.2 Sürtünme kuvvetini açıklar, statik ve kinetik sürtünme kuvvetlerini karşılaştırır ve sürtünme kuvvetinin bağlı olduğu değişkenleri keşfeder. Yukarıdaki resimde bilgisayar taşınırken el arabası üzerinden kaymaması için yani sürtünme kuvvetinin daha büyük olması için kauçuk gibi bir madde kullanılmıştır. SÜRTÜNME KUVVETİ Sürtünme, birbiri ile temas hâlinde ve birbirine göre göreceli olarak hareket eden bütün yüzeyler arasında oluşur. Sürtünme kuvvetinde sürtünen yüzeylerin alanı sürtünme kuvvetini etkilemez. Bir cisme hareket ettirici kuvvet uygulanmasına rağmen hareket ettirilememesinin sebebi cisim ile yüzey arasındaki sürtünme kuvvetidir. Sürtünme kuvveti iki cisim arasında olabildiği gibi bir cismin hareketli olan parçaları arasında da olabilir. Sürtünme kuvvetinin yönü hareket varsa harekete, zorlama varsa zorlamaya zıt yöndedir. Sürtünme kuvveti hareketli bir cismi durdurmaya, durmakta olan bir cismin ise harekete geçmesine engel olmaya çalışan pasif bir kuvvettir. Sürtünme kuvvetinin hareket ettirici özelliği yoktur. Bir temizlik fırçası, uçlarındaki teller yüzeye değecek biçimde duvar, tahta yüzey, beton yüzey, parke yüzey gibi farklı yüzeylerde hareket ettirilirse fırçanın uçlarının geride kaldığı gözlenir. Fırça uçlarının fırçaya göre geride kalması fırçaya dışarıdan uygulanan kuvvetin dışında başka bir kuvvetin etki ettiğini gösterir. İşte bu kuvvet fırça telleri ile yüzey arasındaki sürtünme kuvvetidir. Sürtünme kuvveti sürtünen yüzeylerin yapısal özelliğine bağlıdır. Yüzeyin cinsine göre farklı büyüklüklerde sürtünme kuvveti meydana gelebilir. Cisimlerin yüzeylerinin pürüzlülükleri arttıkça da sürtünme kuvvetinin büyüklüğü artar. Cisimlerin yüzeylerinin pürüzlülüğü azaldıkça da sürtünme kuvvetinin büyülüğü azalır. 112 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Kuvvet Sürtünme kuvveti sürtünen yüzeylerin alanına bağlı değildir. © Coşku Yayınları Cisimler birbiri üzerinde hareket ederken, yüzeylerindeki girinti ve çıkıntılar birbirinin içerisine girerek cismin hareket etmesini güçleştirirler. Sürtünme kuvveti ağırlığa bağlıdır. Aynı yüzey üzerinde dinamometreye bağlı olarak çekilen takozun üzerine her defasında özdeş takozlardan birer tane ilave edilerek çekilirse dinamometrede okunan değerin arttığı gözlenir. Sürtünme Kuvvetinin Büyüklüğü Sürtünme kuvvetinin büyüklüğü, sürtünen yüzeylerin cinsine ve sürtünen yüzeyler arasındaki tepki kuvvetinin büyüklüğüne bağlıdır. Sürtünme kuvveti FS ile gösterilir. FS değeri, FS = k ⋅ N matematiksel bağıntısı ile hesaplanır. Bağıntıdaki k : sürtünme katsayısı olup birimsiz bir sabittir, N ise etki - tepki kuvvetinin büyüklüğüdür. Durgun hâldeki bir cismi harekete geçirmek için üzerine kuvvet uygulandığında kuvvet belirli bir değere ulaşıncaya kadar cismin hareket etmediği gözlenir. Cisim üzerine etki eden sürtünme kuvveti uygulanan kuvvetle maksimum değere ulaşıncaya kadar arttığından cisim henüz hareket etmemiştir. Uygulanan kuvvet biraz daha artırılarak belirli bir değere ulaştırıldığında cismin hareket ettiği gözlenir. tipinde cisimlerin konulması, makinelerin yağlanması, dik yokuşlarda ulaşımı kolaylaştırmak için önlemler alınması vs. Örnek 16 Statik ve Kinetik Sürtünme Kuvveti Sürtünmeli yatar düzlemde sabit hızla hareket etmekte olan 2 kg kütleli K cismi 10 N ve 6 N luk sabit iki kuvvetin etkisindedir. Hareket süresince yüzeyle cisim arasındaki tepki kuvveti değişmemesine rağmen hareket başlamadan önceki sürtünme kuvveti ile hareket başladıktan sonraki sürtünme kuvvetinin büyüklüğü farklıdır. III. Cisim ile yüzey arasındaki kinetik sürtünme katsayısı 0,1 dir. yargılarından hangileri doğrudur? (g = 10 m/s2) A) Yalnız I Bağıntıdaki ks ⋅ N değeri statik sürtünme kuvvetinin en büyük değeridir. Sürtünme kuvveti; yürümeyi kolaylaştırır, hareketi zorlaştırır, sürtünme kuvveti nedeniyle yerine koyduğumuz koltuk ve masa gibi eşyalar yerinde kalır, metaller arasında oluşan sürtünme sonucu sert metal yumuşak metali aşındırır, enerji kaybına neden olur, arabalar motor gücünün yaklaşık % 20 sini sürtünme kuvvetini yenmeye harcar, sporcular ayaklarına giydikleri çıkıntılı ayakkabılar ile daha rahat yere basarlar ve sürtünme kuvveti cisimleri aşındırır, araba, uçak, gemi ve trenin hızını yavaşlatır, sürtünme kuvveti olmasaydı dağ yamaçlarındaki kaya ve topraklar kolaylıkla kayardı, kalemle yazamaz veya yazdıklarımızı silemezdik, arabalar frene basılınca duramazdı. Sürtünme kuvvetini artırmanın ve azaltmanın yolları; Sürtünme kuvvetinin, bir olayın gerçekleşmesi için yetersiz kaldığı durumlarda alınması gereken tedbirler vardır. Bunlardan bazıları şunlardır; Kışın araba lastiklerine zincir yada kar lastiği takılması, sporcuların ayakkabılarının altına dişler yapılması, iş makinelerinin tekerlerinde dişlerin daha büyük yapılması, büyük kütlelerin altına tekerlek B) Yalnız II D) II ve III C) I ve III E) I, II ve III Çözüm © Coşku Yayınları bağıntısı ile hesaplanır. I. Cisme etki eden sürtürme kuvveti 4 N dur. 0 ≤ Fs ≤ ks ⋅ N değer aralığındadır. Fs = kk ⋅ N II. Cisme etki eden sürtünme kuvveti 1 yönündedir. Hareket başlayıncaya kadar statik sürtünme kuvvetinin harekete zorlayıcı kuvveti dengelemesinden statik sürtünme kuvvetinin büyüklüğü, Buna göre, Bundan dolayı farklı iki sürtünme katsayısı vardır. Cismin durgun hâldeki sürtünme katsayısına statik sürtünme katsayısı (ks); hareket başladıktan sonraki sürtünme katsayısına kinetik sürtünme katsayısı (kk) denir. Hareket hâlinde iken cisme etki eden kinetik sürtünme kuvvetinin büyüklüğü statik sürtünme kuvvetinin en büyük değerinden küçüktür. Büyüklüğü ise sabit olup, Cisim sabit hızla hareket ettiği için cisme etki eden net kuvvet (bileşke kuvvet) sıfırdır. Net kuvvetin sıfır olabilmesi için cisme 6 N luk kuvvet yönünde 4 N luk kuvvet etki etmelidir. (I doğru) Sürtünme kuvveti daima harekete zıt yöndedir. Dolayısıyla cisim 1 yönüde hareket eder, cisme 2 yönünde sürtünme kuvveti etki eder. (II yanlış) Cisme etki eden sürtünme kuvveti Fs = k ⋅ N bağıntısıyla verilir. N : Cismi yüzeye dik bastıran kuvvettir. Cismin ağırlığına eşittir. k : kinetik sürtünme katsayısıdır. Zira cisim hareket etmektedir. Fs = k ⋅ mg den 4 = k ⋅ 4 ⋅ 10 den k = 0,1 dir. (III doğru) Cevap C Sıra Sizde - 16 Şekildeki yatay düzlemlemde duran 2 kg kütleli cisim ile yatay zemin arasındaki statik sürtünme katsayısı 0,5 tir. Buna göre, cismi yatay zeminde sabit süratle hareket ettirebilecek kuvvet aşağıdakilerden hangisi olabilir? (g = 10 m/s2) A) 9 B) 10 C) 11 D) 12 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Kuvvet E) 15 113 Sıra Sizde - 18 Örnek 17 Sürtünmeli yatay düzlemdeki cisim için sürtünme kuvveti uygulanan yatay kuvvet grafiği şekildeki gibidir. Sürtünmeli yatay düzlemde duran bir cismin sürtünme kuvveti - uygulanan yatay kuvvet grafiği şekildeki gibidir. Cismin ağırlığı 20 N olduğuna göre, Cismin statik ve kinetik sürtünme katsayıları sırasıyla ks, kk olduğuna göks re, oranı kaçtır? kk I. Cisme etki eden statik sürtünme katsayısı 0,5 tir. II. Cisme etki eden kinetik sürtünme katsayısı 0,4 tür. III. Cisme 8 N luk kuvvet etki ederken cisim dengelenmiş kuvvetlerin etkisindedir. A) 2 3 3 4 5 C) D) 4 5 4 B) E) 4 3 yarılarından hangileri doğrudur? B) Yalnız II A) Yalnız I D) I ve III C) Yalnız III E) I, II ve III Sıra Sizde - 19 Çözüm Grafikte cisme 10 N luk kuvvet uygulanırken sürtünme kuvveti de 10 N olur. Uygulanan kuvvet artırıldığında sürtünme kuvveti artık 8 N dur. Fstatik = kstatik . N den 8 = kkinetik . 20 Yukarıda verilen durumların hangilerinde sürtünme kuvveti etki etmez? A) Yalnız I 10 = kstatik . 20 den kstatik = 0,5 tir. Fkinetik = kstatik . N © Coşku Yayınları Statik sürtünme kuvveti daima kinetik sürtünme kuvetinden büyüktür. Bir cisme etki eden statik sürtünme kuvveti 10 N ise cisme 5 N, 6 N, 7 N, 8 N, 9 N luk kuvvetler ayrı ayrı uygulansa cisim hareket etmez. 10 N luk kuvvet uygulandığında cisim bir hız kazanırsa bundan sonra sürtünmei kuvveti 10 N un altında bir değer olur. B) Yalnız II D) I ve III C) Yalnız III E) II ve III den den kkinetik = 0,4 tür. Cisim durgun haldeyken 8 N luk kuvvet etki ederse cisim hareket etmez. Cisim hareketli iken 8 N luk kuvvet etki ederse, sürtünme kuvveti de 8 N olduğu için net kuvvet sıfır olur. Her iki durumda da cisim dengelenmiş kuvvetlerin etkisindedir. Sıra Sizde - 20 Cevap E Sıra Sizde - 17 I. Mıknatısın demir tozlarını çekmesi II. İki mıknatısın birbirini itmesi III. Atın arabasını çekmesi Yukarıda verilenlerin hangilerine temas gerektirmeyen kuvvet etki etmektedir? Kuvvetin etkilerinden biri yukarıdakilerden hangileri yapılarak gösterilebilir? A) Yalnız I A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve II C) Yalnız III E) II ve III 114 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Kuvvet B) Yalnız II D) I veya II C) Yalnız III E) l, II veya III Kazanım Pekiştirme - 6 Kazanım Pekiştirme - 8 Aşağıdaki cümlelerde bırakılan boşluklara uygun olan sözcükleri yazınız. Aşağıdaki yargıların doğru ya da yanlış bilgi içermelerine göre başlarındaki kutucuklara “D” ya da “Y” yazınız. Sürtünme kuvveti, temas eden yüzeyler arasında harekete ters yönde oluşur. 2. Sürtünme kuvveti cismin yüzey alanına bağlı değildir. 3. Kuvvet etkisi olmadan cisimler harekete geçemez. 4. Kuvvet cisimlerin şeklini değiştiren bir etki değildir. 5. Cisimlerin hareket durumlarında değişiklik yapan etkiye vektör denir. 6. Fizikte kullanılan tüm nicelikler vektöreldir. 7. Bir cisme birden fazla kuvvet etkidiğinde kuvvetlerin toplamına net kuvvet ya da bileşke kuvvet denir. 8. Günlük işlerimizi sürdürmek için bazen kuvvet uygularız. 1. Duran cisimleri harekete geçiren, hareket halindeki cisimleri durduran etkiye .................. denir. 2. Cisimlerin hareketi uygulanan .................. göre değişebilir. 3. Kuvvet .................. bir büyüklüktür. 4. Vektörel büyüklükler ..................... doğru parçaları ile gösterilir. Kazanım Pekiştirme - 9 K cismi ile bazı yüzeyler arasındaki kinetik sürtünme katsayıları tablodaki gibidir. © Coşku Yayınları 1. K cismi bu yüzeyler üze rinde F1, F2 ve F3 kuvvetleri ile sabit süratle hareket ettirildiğine göre bu kuvvetler arasındaki ilişki nedir? Kazanım Pekiştirme - 7 Kazanım Pekiştirme - 10 Aşağıda verilen durumlarda kuvvetin şekil değişikliği (a), yön değişikliği (b), harekete geçirme (c), durdurma (d) etkilerinden hangisinin görüldüğünü belirtiniz. Aşağıdaki kavram haritasını uygun kavramlar ile doldurunuz. 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Kuvvet 115 Kazanım Değerlendirme Testi - 3 1. 4. Giriþ Sürtünen yüzeyin alaný Etki - tepki kuvvetinin büyüklüðü Yüzeylerin pürüzlülüðü X Yüzeylerin birbirine göre hýzý Çýkýþ Kinetik sürtünme kuvveti için şekilde verilen etkinlikle, sürtünme kuvvetlerinin bağlı olduğu nicelikler 5 puan kazandırırken, bağlı olmadığı düzenekler 3 puan kaybettiriyor. Bonus olarak 6 puanla girişten başlanarak ok yönünde çıkışa varılırsa, X kutusunda kaç puan toplanmış olur? A) 3 Yukarıda verilenlerin hangilerinde sürtünmenin azaltılması amaçlanır? 2. B) Yalnız II D) I ve III E) II ve III I. Bir mıknatıs ile diğer mıknatıs arasında E) 15 A) Yalnız I V. “+” ve “–” elektrik yükleri arasında Yukarıda verilenlerin kaç tanesinde temas gerektirmeyen kuvvet vardır? D) 4 Yukarıdaki fiziksel olaylardan hangileri temas gerektiren kuvvete örnek verilebilir? IV. Atomun çekirdeği ile elektron arasında C) 3 D) 12 III. Gezegen ile uydu arasında B) 2 5. II. Mıknatıs ile demir tozları arasında A) 1 C) 10 C) Yalnız III © Coşku Yayınları A) Yalnız I B) 6 B) Yalnız II D) I ve II C) Yalnız III E) II ve III E) 5 6. 3. I. İtme kuvveti IV. Rüzgâr kuvveti Zeminin gösterdiği tepki kuvvetinin büyüklüğü şekil sırasına göre, NI, NII ve NIII olduğuna göre, bunlar arasındaki ilişki nedir? V. Elektriksel kuvvet VI. Sürtünme kuvveti VII.Buhar kuvveti Yukarıda verilenlerin kaç tanesi kesinlikle temas gerektiren kuvvetler grubuna girer? B) 3 Yatay bir düzlem üzerine 9. Sınıf Fizik kitabı Şekil - I ve Şekil - II deki gibi konuluyor. Şekil - III te iki tanesi üst üste verilen biçimde konuluyor. II. Çekme kuvveti III. Kas kuvveti A) 1 C) 4 D) 5 116 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Kuvvet E) 6 A)NI = NII = NIII B) NI = NII < NIII C)NIII < NII < NI D)NI < NII < NIII E) NII < NI < NIII Kazanım Değerlendirme Testi - 3 7. 11. Sürtünen yüzeylerin sürtünme kuvvetine etkisi; I. Yüzeylerin cinsine göre II. Yüzeylerin genişliğine göre III. Yüzeyler arasında oluşan etki = tepki kuvvetinin büyüklüğüne göre B) Yalnız II A) Yalnız I D) I ve III verilenlerin hangilerine göre değişir? Aynı takoz Şekil - I ve Şekil - II deki gibi aynı yüzeyde çekiliyor. C) Yalnız III E) I, II ve III Buna göre, I. Dinamometrelerdeki değerler II. Takozların hızlanması III. Takozlara etki eden sürtünme kuvveti verilenlerinden hangileri şekiller için aynıdır? 8. Statik sürtünme katsayısı k = 0,5 olan yüzeyde 2 kg kütleli cisim durmaktadır. Bu cisme etki eden maksimum statik sürtünme kuvveti kaç N olur? 9. B) 8 C) 9 Yatay ve sürtünmeli bir yüzeyde bulunan 3 kg kütleli cisim durmaktadır. D) I ve III B) 20 D) 24 10. Şekilde verilen 10 kg kütleli cisim yatay düzlemde durmaktadır. E) 28 13. 1-D 2-E 3-C 4-C C) 38 5-D Sürtünmesi önemsiz yatay zemindeki cisimlere etkiyen yatay kuvvetlerin yön ve newton birimi cinsinden şiddetleri tablodaki gibidir. Buna göre, hangi cisim dengelenmiş kuvvetlerin etkisindedir? (g = 10 N/kg) B) 37 Cisim ile yüzey arasındaki statik sürtünme katsayısının maksimum değeri ks = 0,4 olduğuna göre, cismi harekete geçirecek minimum kuvvet kaç N olmalıdır? A) 36 Bölmeler eşit aralıklı olduğuna göre, bu kuvvetlerin dengeleyeni aşağıdakilerden hangisidir? C) 22 E) I, II ve III düzlem üzerinde bulunan X cismine uygulanan yatay F1, F2 ve F3 kuvvetlerin yönleri ve şiddetleri şekildeki gibidir. E) 20 Cisim ile yüzey arasındaki maksimum statik sürtünme katsayısı k = 0,8 olduğuna göre, cisme etki edecek statik sürtünme kuvveti kaç N olamaz? (g = 10 N/kg) A) 18 C) I ve II 12. Yatay sürtünmesi önemsiz D) 10 © Coşku Yayınları A) 5 B) Yalnız II A) Yalnız I D) 39 6-B 7-D A) P E) 41 8-D 9-E 10-E 11-E B) N 12-C C) M D) L E) K 13-D 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Kuvvet 117 BÖLÜM 3 NEWTON’UN HAREKET YASALARI Kazanım Örnek 18 9.3.3.1 Dengelenmiş kuvvetlerin etkisindeki bir cismin öteleme hareketini analiz eder. 9.3.3.2 Maddenin eylemsizlik özelliğini açıklar. 9.3.3.5 Günlük hayatta gözlemlenen olayları Newton’un hareket yasalarını kullanarak yorumlar. Dengelenmiş Kuvvetler Yukarıda verilenlerin hangilerinde dengelenmiş kuvvetler vardır? Cisimler ya dengelenmiş ya da dengelenmemiş kuvvetler etkisinde olabilir. Dengelenmiş kuvvetlerde, etki eden kuvvetler birbirinin etkisini sıfırlar yani bileşkeleri sıfır olur. A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve III C) Yalnız III E) II ve III Zıt yönlü kuvvetler eşit büyüklükte ise, bileşke kuvvet sıfır olur. Buna dengelenmiş kuvvetler denir. Yukarıdaki resimde ip çekme yarışı yapan çocukların uyguladıkları kuvvetler birbirlerini dengelemiştir. © Coşku Yayınları Çözüm Dengelenmiş kuvvet, etki eden kuvvetlerin birbirini dengelemesi, bileşkelerinin sıfır olması demektir. Dengelenmiş kuvvet etkisindeki cisimler durabilir, sabit hızla hareket edebilir. I. resimde düz yolda sabit hızla giden araba ile III. resimde limanda durmakta olan gemi dengelenmiş kuvvetler etkisindedir. Duruştan harekete geçen araba, motorunun sağladığı kuvvetle (dengelenmemiş kuvvetle) hareketine devam eder. Cevap D Dengelenmiş kuvvetlerin etkisindeki cisimler ya duruyordur ya da sabit hızla hareket ediyordur. Dengelenmemiş Kuvvetler Dengelenmemiş kuvvetlerde etki eden kuvvetler birbirinin etkisini sıfırlayamaz. Net bir kuvvet vardır. Yani bileşkeleri sıfırdan farklıdır. Dengelenmemiş kuvvetler etkisindeki cisimler hareket etmek zorundadır. Ancak, dengelenmiş kuvvetler etkisinde olan cisimler de hareket ediyor olabilir. Sıra Sizde - 21 I. Yuvasına iniş yapmakta olan kartal II. Çimde yuvarlanan top III. Duraktan kalkan otobüs Yukarıdaki verilenlerden hangileri dengelenmemiş kuvvetler etkisindedir? A) Yalnız I 118 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Newton’un Hareket Yasaları B) Yalnız II D) I ve III E) I, II ve III C) I ve II Newton’un Hareket Yasaları Kağıdı hızlıca çektiğimizde paranın bardağın içine düştüğünü görürüz. Başlangıçta hızı sıfır olan para, budurumunu korumak istemiş ve kağıt çekildiğinde altındaki destek gittiğinden para bardağın içine düşmüştür. Her hareketin oluş biçimi belirli şartlara ve kurallara bağlıdır. Hareket kabiliyetine sahip canlı ve cansız, tüm varlıkların hareketi fizik bilimindeki yasalarla izah edilir. Hareketler, belirli yasalar çerçevesinde meydana gelir. Tüm maddelerin hareketi, etkisinde kaldıkları kuvvetlere göre değişir. Hareketi neden ve niçinleri ile birlikte inceleyen fizik dalına dinamik denir. Hareketi ve bu harekete neden olan kuvvetleri inceleyen dinamik, Newton’un öne sürdüğü yasalarla açıklanır. Bu deneyi, kağıda daha küçük kuvvet uygulayarak tekrarladığımızda paranın bardağın içine düşmediğini, kağıtla birlikte hareket ettiğini görürüz. Bizim kağıda uyguladığımız kuvvetin büyüklüğü, paranın eylemsizliğini göstermesinde önemlidir. Kağıda uygulanan kuvvet ne kadar büyük olursa, paranın yerinde sabit kalmasını sağlayan kuvvette (eylemsizlik kuvveti) o kadar büyük olur. Eylemsizlik kuvveti küçük olursa, parayla kağıt arasındaki sürtünme kuvveti eylemsizlik kuvvetinden büyük olur ve para kağıtla birlikte hareket eder. Fiziğin bir dalı olan dinamik, Newton’un öne sürdüğü üç hareket yasası ile açıklanır. Bu hareket yasaları şunlardır: I. Eylemsizlik yasası II. Temel yasa III. Etki - tepki yasası Eylemsizlik Yasası Bir cisim üzerine etki eden net kuvvet sıfır ise o cisim hareket durumunu korur. 1. Duruyorsa durmasına, 2. Hareket ediyorsa hangi yönde hareket ederse etsin o yönde sabit hızla hareketine devam eder. Bir cismin üzerine etki eden net kuvvetin sıfır olması durumunda cismin hareketi eylemsizlik prensibine uyar. Sabit hızla giden araçtaki bir kişinin hızı, aracın hızına eşittir. Araç hızlandığında o kişi sabit olan hızını korumak ister ve araca göre geriye doğru hareket eder. Sabit hızla giden araç da ani bir fren yaptığında aracın başlangıçtaki hızına sabit olan araçtaki yolcular öne doğru savrulur. © Coşku Yayınları Dengelenmiş kuvvetler etkisindeki cisimlerin hareketi eylemsizlik yasası ile, dengelenmemiş kuvvetlerin etkisindeki cisimlerin hareketi de temel yasa ile verilir. Cisimlerin birbirine hareket aktarması da etki - tepki yasası ile verilmektedir. Örnek 19 l. Sabit hızla giden araç içerisindeki yolcunun araca göre konumunu değiştirmemesi ll. Yavaşlayan araç içerisindeki yolcunun öne doğru savrulması lll. Viraja giren araç içerisindeki yolcunun virajın dışına doğru savrulması Yukarıda verilenler örneklerin hangilerinde eylemsizlik kuvvetinin etkisi gözlenmemektedir? A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve III C) Yalnız III E) II ve III Çözüm Eylemsizlik olayı, nesnelerin içinde bulunduğu hareket ya da duruyor olma durumunu korumak istemesidir. Eylemsizlik bütün maddeler için geçerli bir kuraldır. Dolayısıyla maddelerin ortak özelliklerindedir. Doğrusal yolda hareket eden bir motosiklet sürücüsünün hızı doğrusal iken motosikletle viraja girildiğinde, sürücü eylemsizlik kuralına göre doğrusal olan hızını korumak ister ve viraj alan motosiklete göre dışa savrulur. Eylemsizliğin uygulamalarından, duran cisimlerin durma eğilimini devam ettirmek istemelerini basit bir deneyle de gözlemleyebiliriz. Bunun için bir bardağın üzerine bir kağıt ve kağıdın üzerine de metal para koyalım. Soruda, eylemsizliğin gözlendiği durum soruluyor. Eylemsizliğin gözlenebilmesi için eylemsizlik kuvvetinin etki etmesi gerekir. Yani sistemin dengelenmemiş kuvvetlerin etkisinde kalması gerekir. l de sabit hızdan bahsedildiği için sistem dengelenmiş kuvvetlerin etkisindedir ve eylemsizlik özelliği gözlenemez. ll ve lll te ise yolcuların savrulmalarından dolayı zaten eylemsizlik etkisi gözlenmiştir. Cevap E 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Newton’un Hareket Yasaları 119 Bir cismin kütlesi F = m ⋅ a matematiksel bağıntısından hesaplanabileceği gibi, net kuvvet - ivme grafiğinden yararlanarak da hesaplanabilir. Net kuvvet - ivme grafiğinin eğimi kütleyi verir. Kazanım 9.3.3.3 Kuvvet, ivme ve kütle arasındaki ilişkiyi keşfeder. Bu durum, Temel Yasa Bir cisim üzerine etki eden net kuvvet sıfırdan farklı ise o cismin hızı değişir. Net kuvvet cismin hareketi yönünde ise cisim sürekli hızlanırken, hareketine zıt yönde ise cisim önce yavaşlar durur sonra ise ters yönde hızlanır. Birim zamandaki hız değişimi ivmeye eşit olduğundan, herhangi bir cisim net bir kuvvetin etkisinde kalınca ivme kazanır. Kazanılan ivme net kuvvet ile doğru orantılıdır. II. hareket yasası olan temel yasa, F 2F 3F = = = sabit şeklinde ifade edilmiştir. a 2a 3a Eşitlikteki sabit değer cismin kütlesidir. Bu durumda temel yasa, ÁF Áa = m ⇒ ÁF = m ⋅ Áa şeklinde gösterilir. Eğim = tanα = kütle tanα = ÁF Áa = m şeklinde gösterilir. Bu matematiksel bağıntıya göre, ÁF kuvveti cisme etki eden dengelenmemiş kuvvettir. Yani net kuvvettir. Başka bir ifade ile etki eden kuvvetlerin bileşkesidir. Áa ise cismin kazandığı ivmedir. SΙ birim sisteminde kütle (m) kilogram, ivme (a) metre/saniye2 olduğundan, Kuvvetin (F) birimi kg⋅m/s2 dir. Bu ise newtona (N) eşittir. © Coşku Yayınları Temel yasaya göre, cisme hareketi yö nünde net kuvvet uygulanırsa, cisim hızlanır, hareket yönünün tersi yönünde net kuvvet uygulanırsa cisim yavaşlar. Hareket yasasının II. si olan temel yasa bir cisme uygulanabildiği gibi birden fazla cisme ya da sisteme uygulanarak cisim ya da sistemlerin ivmeleri matematiksel olarak hesaplanabilir. Örnek 20 Sürtünmesi önemsiz yatay düzlemdeki 4 kg kütleli cisim 20 N luk yatay kuvvetle itiliyor. Buna göre, cismin ivmesi kaç m/s2 dir? A) 2 B) 3 C) 4 D) 5 E) 6 Çözüm Cismin ivmesi F = m ⋅ a bağıntısı ile hesaplanır. Soruda verilen değerlere göre, F = m⋅ a Şekil - I de F kuvveti uygulanarak ağırlığı önemsiz araba üzerindeki m kütleli kabağa a ivmesi kazandırılırsa, Şekil - II de kuvvet 2F olduğu için 2a ivmesi kazandırılır. Şekil - III te ise F kuvveti 2m kütleli iki kabağa a/2 ivmesi kazandırılır. 20 = 4 ⋅ a 120 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Newton’un Hareket Yasaları a= 20 = 5 m / s 2 olur. 4 Cevap D Örnek 21 Örnek 22 Sürtünmesi önemsiz yatay düzlemdeki m kütleli K cismi ve 3m kütleli L cismi, sırasıyla yatay FK ve FL kuvvetlerinin etkisindedir. Cisimlerin hız - zaman grafikleri şekildeki gibi olduğuna göre, FK/FL oranı kaçtır? A) 1 3 B) 1 2 Buna göre, D) 1 E) l. Cisimler dengelenmemiş kuvvetlerin et kisinde hareket eder. 2 3 C) Özdeş X, Y, Z cisimlerinden oluşan şekildeki sürtünmesi önemsiz düzenekte cisimler serbest bırakıldığında hareket etmeye başlıyor. ll. X ile Y arasındaki ip koparsa X ve Z dengelenmiş kuvvetlerin etkisinde hareket eder. 3 2 lll. X ile Y arasındaki ip koparsa Y cismi hızlanmasına devam eder. yargılarından hangileri doğrudur? Çözüm A) Yalnız I Temel yasaya göre, Fnet = m . a bağıntısı kullanılarak, cisimlere uygulanan kuvvetler hesaplanabilir. © Coşku Yayınları K cismine etki eden yatay kuvvet; FK = m ⋅ a = F ise, L cismine etki eden yatay kuvvet; FL = mL ⋅ aL FL = 3m ⋅ a 3F = 2 2 olur. FK Kuvvetlerin oranı ise = FL E) l, II ve III Bu tür düzeneklerde makaranın bir tarafındaki cisimlere etki eden ağırlık kuvveti ile makaranın diğer tarafındaki cisimlere etki eden ağırlık kuvveti zıt yönlüdür. v a = L cisminin ivmesi, a= dir. L 2t 2 FK = mK ⋅ aK D) I ve III C) Yalnız III Çözüm v = a ise t K cisminin ivmesi, aK= B) Yalnız II 2 F = tir. 3F 3 2 Cevap C Sıra Sizde - 22 X ile Y nin toplam ağırlığı, Z nin ağırlığından büyük olacağından dolayı X ile Y aşağı, Z ise yukarı doğru dengelenmemiş kuvvetlerin (net kuvvet sıfır değil) etkisinde hareket ederler. (l doğru) X ile Y arasındaki ip kopup Y düzenekten ayrıldığında X ve Z ye etki eden ağırlık kuvvetleri hareket durumuna göre eşit ve zıt yönlü olur. (Cisimler özdeş olduğu için) Zıt yönlü eşit kuvvetlerin bileşkesi sıfır olduğu için X ve Z dengelenmiş kuvvetlerin etkisinde, ip kopmadan önce ulaştıkları süratle hareketlerine devam eder. (ll doğru) X ile Y arasındaki ip koptuğunda Y sistemden ayrılarak yalnız ağırlık kuvvetinin etkisinde hareket eder. Ağırlık kuvveti Y nin ilk hareket yönünde olduğu için Y hızlanmaya devam eder.(lll doğru) Cevap E Sıra Sizde - 23 C) 6 D) 7 Cismin hız - zaman grafiği Şekil - ll deki gibi olduğuna göre, F kuvveti kaç N dur? B) 4 Kütlesi 2 kg olan cisim, sürtünmesi önemsiz yatay düzlemde Şekil - l deki gibi yatay F kuvvetiyle hareket ettiriliyor. A) 2 E) 8 Yatay, mermer zeminde ok yönünde sabit hızlarla hareket ettirilen K, L, M cisimlerine şekilde belirtilen kuvvetler uygulanmaya başlanırsa bu cisimlerden hangileri hızlanır? A) Yalnız K B) Yalnız L D) K ve M C) K ve L E) L ve M 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Newton’un Hareket Yasaları 121 FS = 20 Sıra Sizde - 24 Şekildeki sürtünmesi önemsiz düzenekte iple birbirine bağlı cisimler serbest bırakılınca X cismi yukarı, Y cismi aşağı yönde harekete başlıyor. k ⋅ N = 20 kY ⋅ (4 ⋅ 20) = 20 ⇒ kY = 0,5 tir. kX = 1 dir. kY Sürtünme katsayılarının oranı ise Buna göre, Cevap B I. Y nin kütlesi X inkinden büyüktür. II. Cisimler dengelenmemiş kuvvetlerin etkisindedir. III. Cisimlerin ivmelerinin büyüklükleri eşittir. yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I B) I ve II D) II ve III C) I ve III Sıra Sizde - 25 E) I, II ve III Kinetik sürtünme katsayısının 0,5 olduğu yüzeyde 3 kg kütleli cisme 30 N luk kuvvet uygulanıyor. Buna göre, cismin ivmesi kaç m/s2 olur? (g = 10 m/s2) Örnek 23 Kütleleri verilen X ve Y cisimleri 15 N ve 20 N luk yatay ve sabit olan kuvvetlerle itildiğinde X cismi durmaya devam ediyor. Y cismi ise sabit hızla hareketine devam ediyor. X ile zemin arasındaki statik sürtünme katsayısı kX, Y ile zemin arasındaki kinetik sürtünme katsayısı kY olduğuna göre, kX /kY oranı kaçtır? (g = 10 N/kg) A) 1 2 B) 1 C) 3 3 D) 2 4 D) 4 E) 5 E) 5 4 Örnek 24 Kütleleri mX ve mY olan X ve Y cisimlerine sırasıyla yatay ve sabit olan 2F ve F kuvvetleri uygulanıyor. X in ivmesi 4a, Y ninki a olduğuna göre, mX / mY oranı kaçtır? A) Sürtünme kuvveti, Fs = k ⋅ N bağıntısı ile hesaplanır. X cismi durduğuna göre, X e etki eden sürtünme kuvveti uygulanan kuvvete eşittir. k ⋅ N = 15 kX ⋅ (3 ⋅ 10) = 15 ⇒ kX = 0,5 tir. 1 4 B) 1 3 C) 1 2 D) 1 Cisimlerin ivmesi Fnet= m ⋅ a bağıntısı ile hesaplanır. Y cismi için, F = mY ⋅ a ⇒ mY = E) 2 Çözüm X cismi için, 2F = mX ⋅ 4a ⇒ mX = FS = 15 Y cismi sabit hızla hareket ettiğine göre, dengelenmiş kuvvetler etkisindedir. Yani etki eden sürtünme kuvveti uygulanan kuvvete eşittir. C) 3 B) 2 © Coşku Yayınları A) 1 2F m = ise 4a 2 F = m dir. a mX Buradan cisimlerin kütleleri oranı = mY 122 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Newton’un Hareket Yasaları m 1 2 = m 2 dir. Cevap C Sıra Sizde - 26 Örnek 25 Sürtünmesi önemsiz yatay düzlemdeki cisme, yatay kuvvet uygulanılarak bir cismin hızlanması gözlemleniyor. Yatay düzlemlerdeki X, Y, Z cisimlerine düzleme paralel ve eşit büyüklükteki F kuvvetleri şekildeki gibi uygulanıyor. X yavaşladığına, Y sabit hızla gittiğine ve Z de hızlandığına göre, cisimlerden hangilerine kesinlikle sürtünme kuvveti etki etmektedir? Bağımsız değişkenin “cismin kütlesi”, bağımlı değişkenin “ivme” olduğu bir deneyin iki aşaması, tabloda verilen kaç numaralı deneyler olabilir? A) Yalnız X A) I ve II B) Yalnız Y D) X ve Z C) X ve Y E) Y ve Z B) I ve IlI D) II ve IV C) Il ve III E) Ill ve IV Çözüm Bağımsız değişken cismin kütlesi olduğu için, deneyde cismin kütlesi değiştirilerek, ivme değerleri hesaplanmalıdır. Kütle değişimine bağlı, ivme değişiminden dolayı “ivme” bağımlı değişken olur. “Kuvvet” ise sabit tutulan değişken olmalıdır. © Coşku Yayınları Sıra Sizde - 27 l ve ll nolu deneylerde kuvvetler aynı (10 N) verilmiş, kütleler farklı (1 kg ve 2 kg) verildiğinden dolayı l ve ll numaralı deneyler, yapılan deneyin aşamaları olabilir. Cevap A Sürtünmeli yatay düzlemdeki 2 kg kütleli cisim yatay F = 20 N luk kuvvetle Şekil - I deki gibi çekildiğinde 5 m/s2 lik ivme ile hızlanıyor. Cismin kütlesi Şekil - II deki gibi 1 kg a düşürülürse ivmesi kaç m/s2 olur? A) 2,5 B) 5 C) 7,5 D) 10 E) 15 Sıra Sizde - 29 Sürtünmesi önemsiz yatay düzlemdeki cisme, yatay kuvvet uygulanılarak bir cismin hızlanması gözlemleniyor. Sıra Sizde - 28 1 kg kütleli cisim yatay yolda, yatay 10 N luk kuvvetle çekilirken cismin ivmesi 6 m/s2 dir, B) 0,4 C) 0,5 Buna göre, cisimle yüzey arasındaki kinetik sürtünme katsayısı kaçtır? (g = 10 m/s2) A) 0,2 D) 0,6 E) 0,8 Bağımsız değişkenin “uygulanan kuvvet”, bağımlı değişkenin “ivme” olduğu bir deneyin iki aşaması, yukarıda verilen düzeneklerden hangi ikisi olabilir? A) I ve II B) I ve IlI D) II ve IV C) Il ve III E) Ill ve IV 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Newton’un Hareket Yasaları 123 Kazanım 9.3.3.4 Etki tepki kuvvetlerini örneklerle açıklar. Etki - Tepki Yasası Etkileşim hâlinde olan tüm ci simler birbirine kuvvet uygular. Her etkiye eşit ve zıt yönde tepki kuvveti vardır. Gösterilen etki kadar tepki oluşur. Etki kuvveti artırılın ca tepki kuvveti de artar. Etki kuvveti azaltılınca tepki kuvveti de azalır. Etki ile tepki arasındaki ilişki, Örnek 26 Etki kuvveti = Tepki kuvveti I. Yere düşen topun zıplaması II. Halat çekme oyunu yapan çocuklar ÁFetki = – ÁFtepki III. Arızalı arabayı itmeye çalışan kişi şeklinde gösterilir. Etki - tepki büyüklüğü, etkileşme yüzeyine dik olan kuvvetlerin bileşkesinden bulunur. © Coşku Yayınları Yukarıdakilerin hangilerinde etki - tepki olayı vardır? B) Yalnız II A) Yalnız I D) I ve II C) Yalnız III E) I, II ve III Çözüm Etkileşme hâlinde olan tüm olaylarda, etki kuvveti ile tepki kuvveti mutlaka vardır. Kurbağa tepki kuvvetinin varlığından dolayı zıplayarak hareket eder. Roketler de tepki kuvvetinden dolayı hareket eder. Halat çeken kuvvetler karşılıklı kuvvet uygulayarak, etkiye tepki gösterirler. Etki - tepki kuvveti için cisimlerin birbirine temas etmesi gerekmez. Mıknatıslar arasında oluşan kuvvette, Dünya ve Ay arasındaki kütle çekim kuvvetinde, yüklü cisimler arasındaki etkileşimde etki - tepki kuvveti oluşur. Yatay zeminde durmakta olan K ve L cisimlerinden K ye Á F kuvveti uygulanarak harekete zorlandığında, K cismi L cismine etki kuvveti uygular. Topun zıplamasının nedeni yere çarpma sırasında karşılaştığı tepki kuvvetidir. Arızalı arabayı hareket ettirmek için kuvvet uygulanır. Bu kuvvet etki kuvvetidir. Araba ise harekete geçinceye kadar etkiye tepki gösterir ve bu şekilde etki - tepki kuvveti oluşur. Cevap E Sıra Sizde - 30 l. İki mıknatısın birbirini itmesi ll. Halat çekme oyunu Bu kuvvet L yi hareket ettirmek ister. Her etkiye eşit ve zıt yönlü tepki kuvveti olduğundan, L cismi de K ye tepki kuvveti uygular. Etki ya da tepki kuvvetinin şiddeti ÁF nin şiddetinden küçük olduğu sürece cisimler birlikte hareket eder. 124 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Newton’un Hareket Yasaları lll. Trombolinde zıplayan çocuklar Yukarıdaki durumların hangilerinde etki - tepki kuvveti bulunur? A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve II C) Yalnız III E) I, II ve III Örnek 27 Örnek 28 Sürtünmesi önemsiz yatay yüzeyde hareket eden iki cisim üzerindeki bazı kuvvetler şekildeki vektör diyagramında gösterilmiştir. Yukarıda verilenlerin hangilerinde etki - tepki kuvveti vardır? B) Yalnız II A) Yalnız I D) I ve II Bu kuvvetlerin büyüklükleri F1, F2, F3, F4, F5 olduğuna göre, aşağıdaki eşitliklerden hangisi kesinlikle doğrudur? C) Yalnız III A) F1 = F2 E) I, II ve III D) F4 = F5 Çözüm I, II ve III te verilenlerde etki - tepki kuvvetleri vardır. Cevap E E) F1 = F4 Şekildeki F1 kuvveti cisimleri hareket ettiren, dışardan uygulanan kuvvettir. F2 kuvveti L cismine etki eden kuvvetken F3 kuvveti de L nin K ye gösterdiği tepki kuvvetidir. © Coşku Yayınları Sandalyede oturan kişi, sandalyeye ağırlığı kadar etki yapar, sandalye de kişiye, kişinin ağırlığı kadar tepki gösterir. Vincin araba kaldırırken, arabaya uyguladığı kuvvet etkidir. Arabada, vincin uyguladığı etkiye zıt yönde tepki gösterir. C) F2 = F3 Çözüm Etkileşim hâlinde olan tüm sistemlerde etki - tepki kuvveti olur. Yere düşmekte olan salyangoza yer çekimi kuvveti etki eder. Salyangoz da yere çekim kuvveti (tepki) uygular. Dolayısıyla etki - tepki kuvveti oluşur. B) F1 = F3 K ve L cisimlerinin ağırlıkları birer etki kuvveti iken yatay düzlemin bu cisimlere uyguladığı düşey yukarı olan F4 ve F5 kuvvetleri tepki kuvvetleridir. Cisimlerin ağırlıkları bilinmiyor ve bu ağırlıklar istenildiği gibi seçilebilir. Buna göre F4 ve F5 in hangi kuvvetlere eşit olup olamayacağı bilinemez. F1 kuvveti de kesinlikle F2 ve F3 kuvvetlerinden büyüktür. F2 ve F3 etki tepki kuvvetleri olduğu için bu iki kuvvettin büyüklükleri kesinlikle eşittir. Cevap C Sıra Sizde - 31 Sıra Sizde - 32 Yatay düzlemde iki cisim itilirken, cisimleri iten kuvvetin büyüklüğü azalırsa cisimlerin birbirine uyguladığı etki - tepki kuvvetleri de azalır. K ve L cisimleri sürtünmesi önemsiz yatay düzlemde şekildeki gibi önce 2F sonra F kuvvetiyle itiliyor. K ve L cisimleri üzerindeki kuvvetlerden bazıları şekildeki gibi F1, F2, F3 olarak gösterildiğine göre, bu kuvvetlerin büyüklükleri arasındaki ilişki nedir? Yukarıda verilenlerin kaç tanesinde etki - tepki kuvveti vardır? A)F1 = F2 > F3 B) F1 = F2 = F3 C) F1 > F2 > F3 D)F2 > F1 = F3 A) Bir B) İki C) Üç D) Dört E) Beş E) F1 = F3 > F2 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Newton’un Hareket Yasaları 125 Örnek 28 Yatay ve sürtünmeli bir zemindeki cismin ivme - uygulanan kuvvet grafiği şekildeki gibidir. v (m/s) 2 kg yatay Örnek 29 F K 10 L M t (s) R 0 Þekil - I 2 4 6 Þekil - II C) 25 D) 30 I. Cismin kütlesi 2 kg dır. II. Cisme etki eden sürtünme kuvveti 4 N dir. III. Cisim ile yüzey arası sürtünme kat sayısı 0,2 dir. yargılarından hangileri doğrudur? (g = 10 m/s2) Cisme L - M noktaları arasında etki eden sürtünme kuvveti 10 N olduğuna göre, M - R noktaları arasında etki eden sürtünme kuvveti kaç N dur? B) 20 Buna göre, 2 kg kütleli cisme sabit F kuvveti Şekil - I deki KLMR yolu boyunca etki ediyor. 2 saniye sonra L noktasından, 4 saniye sonra M noktasından geçen cismin hız - zaman grafiği Şekil - II deki gibidir. A) 15 A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve III C) I ve II E) I, II ve III E) 40 Çözüm Çözüm Cisim M - R noktaları arasında yavaşladığı için, cisme M - R noktaları arasında etki eden net kuvvet Fsür – F olmalı. Hız - zaman grafiğinin eğimi ivmeyi verir ve 4. ve 6. saniyeler arasında cismin ivmesi 5 m/s2 dir. Fnet = m ⋅ a dan © Coşku Yayınları Cismin hız - zaman grafiğine bakıldığında cisim K-L arasında hızlanmış, L - M arasında ise sabit hızla hareket etmiştir. Dolayısıyla cisme L - M noktaları arasında etki eden net kuvvet sıfırdır. F = Fsür olmalı ve Fsür = 10 N olduğu için, F = 10 N dur. Cisim şekildeki gibi hareket ettirilirken cisme etkiyen kuvvetler, uygulanan kuvvet ile sürtünme kuvvetidir. Bu cisme ait a – F grafiğinde Fs değeri cisme etki eden sürtünme kuvvetinin maksimum değerini, α açısının tanjantı da cismin 1/kütle değerini verir. I. tan α = 1 5 1 ⇒ = ⇒ m = 2 kg dýr. (I doğru) m 10 m Fsür – F = m ⋅ a II. Grafikten de anlaşılacağı gibi cisme etki eden maksimum sürtünme kuvveti 4 N dur. (II doğru) Fsür – 10 = 2 ⋅ 5 III.Fs = k ⋅ N Fsür = 20 N dur. den Fs = k ⋅ m ⋅ g 4 = k ⋅ 2 ⋅ 10 buradan k = 0,2 dir. (III doğru) Cevap E Cevap B Sıra Sizde - 34 Sıra Sizde - 33 Sürtünmeli düz bir yoldaki X, Y, Z cisimlerinin hız - zaman grafiği şekildeki gibidir. Buna göre, bu cisimlerden hangilerine hareketleri yönünde net bir kuvvet uygulanmıştır? A) Yalnız X B) Yalnız Y D) X ve Y C) Yalnız Z E) Y ve Z 126 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Newton’un Hareket Yasaları Şekil - I deki yatay düzlemde bulunan X cismine uygulanan yatay kuvvete göre X cisminin kazanacağı ivmenin grafiği Şekil - II deki gibidir. Buna göre, cisim ile yatay düzlem arasındaki statik sürtünme katsayısı kaçtır? (g = 10 m/s2) A) 0,1 B) 0,2 C) 0,3 D) 0,4 E) 0,5 Kazanım Pekiştirme - 11 Kazanım Pekiştirme - 13 Aşağıdaki yargıların doğru ya da yanlış bilgi içermelerine göre başlarındaki kutucuklara “D” ya da “Y” yazınız. Aşağıdaki cümlelerde bırakılan boşluklara uygun olan sözcükleri yazınız. 1. Newton’un üçüncü hareket yasası, .................. .................. kuvvetlerini inceler. 1. Dengelenmemiş kuvvetlerin etkisindeki cisim hareketsiz olamaz. 2. Etki - tepki kuvvetleri ............. cisimlere uygulanır. 2. Dengelenmiş kuvvetlerin etkisindeki cisim hareket edemez. 3. Yerde duran çocuğa etkiyen tepki kuvveti .................. kadardır. 3. Dinamik, hareketi nedenleri ile birlikte inceler. 4. Net kuvvet hesaplanırken ..................kuvvetleri alın- 4. Hareket ile ilgili öne sürülen üç yasa vardır. maz. 5. Cisimlerin hareket durumlarını korumak istemeleri- 5. Cisimlerin hareket durumlarını korumak istemesine temel yasa adı verilir. ne .................. denir. Kazanım Pekiştirme - 14 6. Cismin üzerine etki eden bileşke kuvvet sıfırdan farklı ise cisim ivmeli hareket yapar. Aşağıdaki kavram haritasını uygun kavramlar ile doldurunuz. 7. Hızlanan ya da yavaşlayan bir cisme kuvvet etki etmez. 8. Cisimler hareket durumlarını korumak ister. 9.Bir cisim diğerine bir kuvvet uyguladığında o 10.Etki tepki kuvvetleri birbirlerini yok etmez. 11.Duran bir cismi hareket ettirmek, sabit hızla hareket eden bir cismi durdurmak için cisme bir kuvvet uygulamak gerekir. 12.Eylemsizlik maddenin temel özelliklerinden © Coşku Yayınları cisim de diğerine aynı şiddette ve zıt yönde bir kuvvet etki ettirir. biridir. 13.Kütlesi artırılan bir cismin eylemsizliği azalır. 14.Sadece hareket halindeki cisimlerin eylemsizliğinden bahsedilir. 15.Her etki kuvvetine bir tepki kuvveti ile karşılık verilir. Bir cisim yatay K, L, M yüzeylerinde şekilde belirtilen kuvvetler ile sabit süratlerle hareket etmektedir. Kazanım Pekiştirme - 15 Sürtünmesi önemsiz düzlemlerde K, L, M cisimleri şekilde belirtilen kuvvetlerle hareket ettiriliyor. Cisim ile yüzeyler arasındaki sürtünme katsayıları kK, kL, kM olduğuna göre, bunlar arasındaki ilişkiyi yazınız. Buna göre, cisimlere ait kuvvet - ivme grafiklerini çiziniz. Kazanım Pekiştirme - 12 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Newton’un Hareket Yasaları 127 Kazanım Değerlendirme Testi - 4 1. Yeþil ýþýkta geçen araçlar 4. Gölde duran kayýk Hareket halindeki araba Yukarıda verilenlerden hangilerine temas gerektirmeyen kuvvet etki etmektedir? B) Yalnız II A) Yalnız I Kalkýþ yapan uçak Vinçle havada tutulan yük D) I ve II C) Yalnız III E) I, II ve III Yukarıda verilenlerin kaç tanesinde kesinlikle dengelenmiş kuvvet vardır? B) 2 A) 1 C) 3 D) 4 E) 5 5. Yukarıda verilenlerin hangilerinde, Newton’un 1. hareket yasası olan eylemsizlik yasası gözlenir? Daðdan aþaðýya hýzlanarak inmekte olan kayakçý A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve II Havada sabit hýzla uçan kuþ Maksimum hýzla giden yarýþ arabasý B) Yalnız II A) Yalnız I D) I ve II C) Yalnız III E) I, II ve III C) Yalnız III E) I, II ve III 6. 3. Yukarıda verilenlerin hangilerinde net kuvvet sıfırdan farklıdır? © Coşku Yayınları 2. Sürtünmesi önemsiz düz bir yolda giden cisme bir kuvvet uygulandığında; I. Hızlanabilir. Sürtünmesi önemsiz yatay düzlemdeki X cismi Şekil - I, Şekil - II ve Şekil - III teki gibi F, 2F ve 3F kuvvetleriyle hareket ettiriliyor. X cisminin Şekil - I deki ivmesi Áa olduğuna göre, Şekil - II ve Şekil - III teki ivmesi nedir? II. Yavaşlayabilir. III. Hareket yönü değişebilir. IV. Hareketinde değişiklik olmayabilir. V. Sabit hızla gidebilir. A) B) C) D) E) verilenlerinden kaç tanesinden biri gerçekleşebilir? A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5 128 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Newton’un Hareket Yasaları Şekil - II de Şekil - III te Áa2Áa 2Áa 3Áa 3Áa2Áa 2Áa Áa 3Áa Áa Kazanım Değerlendirme Testi - 4 7. Kütleleri mX ve mY olan X ve Y cisimlerinin net kuvvet - ivme grafikleri şekildeki gibidir. B) 3 Sürtünmesi önemsiz yatay düzlemde kütleleri verilen cisimler F, 3F ve 2F yatay kuvvetleri ile hareket ettiriliyor. Şekil - I deki cismin ivmesi Á a1, Şekil - II deki cisimlerin ivmesi Áa2, Şekil - III teki cisimlerin ivmesi Áa3 tür. oranı kaçtır? A) 4 mX mY Buna göre, 10. C) 2 D) 1 E) 1 2 Buna göre, bunların büyüklükleri arasındaki lişki nedir? 8. Sürtünmeli yatay düzlemde bulunan 4 kg kütleli cisim 30 N luk kuvvetle çekildiğinde cisim 6 m/s2 lik ivme ile hızlanıyor. 9. C) a1 < a3 < a2 D)a3 < a2 < a1 E) a2 < a1 < a3 11. Şekildeki resimde taraflar yenişemediğine göre, C) 0,25 D) 0,30 E) 0,45 I. Net kuvvet sıfırdır. © Coşku Yayınları B) 0,20 B) a1 < a2 < a3 Buna göre, cisim ile yüzey arasındaki kinetik sürtünme katsayısı kaçtır? (g = 10 m/s2) A) 0,15 A)a3 < a2 = a1 II. Halatta, bir tarafın uyguladığı kuvvete eşit büyüklükte gerilme kuvveti oluşur. III. Halatın bir tarafına uygulanan kuvvetler toplamı, diğer tarafına uygulanan kuvvetler toplamına eşittir. yargılarından hangileri doğrudur? B) Yalnız II A) Yalnız I D) I ve III C) I ve II E) I, II ve III 12. B) Yalnız II D) I ve II 2-E 3-C 4-E 6-B C) Yalnız III 7-C Buna göre, hangilerinde cisim yavaşlar? A) Yalnız I E) I, II ve III 5-A Yatay düzlemde ok yönünde hareket eden cisimlere kuvvetler gösterilen biçimlerde uygulanıyor. Yukarıda verilenlerin hangisinde etki - tepki kuvvetlerinin varlığı gözlenebilir? A) Yalnız I 1-B 8-A 9-E 10-A 11-E B) Yalnız II D) I ve III C) I ve II E) II ve III 12-E 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Newton’un Hareket Yasaları 129 Kazanım Değerlendirme Testi - 5 1. 4. Şekildeki tabloda bulunan cisimler sürtünmesi önemsiz yatay düzlemdedir. Buna göre, cisimlerin kütleleri arasındaki ilişki nedir? Buna göre, bu cisimlerden hangileri hızlanan hareket yapar? A) mX = mY = mZ B) mX < mY < mZ A) Yalnız K C) mZ < mY < mX D) mY < mX < mZ B) Yalnız L D) N ve P C) M ve N E) L, N ve P E) mZ < mX < mY 5. Havada yatay olarak hızlanan uçağa etki eden kuvvetler için, II. Yer çekimi kuvvetini, havanın kaldırma kuvvetini dengeler. Cisimler üzerindeki kuvvetlerden bazıları şekildeki gibi F1, F2, F3, F4 olarak verildiğine göre, bu kuvvetlerden hangileri tepki kuvvetidir? IV. Motor kuvveti, uçağa etki eden havanın direnç kuvvetine zıt yöndedir. A) F1 ve F2 B) F1 ve F5 D) F2 ve F4 yargılarından hangileri doğrudur? B) III ve IV K ve L cisimleri sürtünmesi önemsiz yatay düzlemde şekildeki gibi F kuvvetiyle itiliyor. III. Motor kuvveti, havanın direnç kuvvetinden büyüktür. I. Net kuvvet sıfırdan farklıdır. A) I ve II © Coşku Yayınları 2. Sürtünmesi önemsiz yatay düzlemde bulunan mX, mY ve mZ kütleli X, Y ve Z cisimlerine yatay ve sabit olarak uygulanan kuvvetlerin cisimlere kazandırdığı ivme grafikleri şekilde gösterilmiştir. E) F2, F3 ve F4 C) I, III ve IV D) I, II, III ve IV E) Yalnız IV 6. I. Hava alanında kalkmakta olan uçak içindeki yolcular II. Ani fren yapan arabadaki yolcular III. Sabit hızla giden trendeki yolcular 3. C) F2 ve F3 Sürtünmeli yatay yüzeyde hareket etmekte olan cisme Şekil - I deki gibi bir F kuvveti uygulandığında cisim yine yavaşlamaya devam ediyor. Yukarıda verilenlerin hangilerinde eylemsizlik kuvveti oluşmaz? F kuvveti kaldırılmadan Şekil - II deki 1, 2, 3, 4 ile gösterilen oklardan hangisi yönünde bir kuvvet uygulanırsa cisim hızlanabilir? A) Yalnız I A) 1 ve 4 B) Yalnız II D) II ve III C) Yalnız III E) I, II ve III 130 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Newton’un Hareket Yasaları B) 2 veya 3 D) 2 veya 4 C) 1 veya 3 E) 2, 3 veya 4 Kazanım Değerlendirme Testi - 5 7. 10. Yatay düzlemde durgun hâldeki X ve Y cisimlerine büyüklüğü sürekli artırılan kuvvetler yola paralel olarak uygulanıyor. Cisimlerin ivme - zaman grafikleri şekildeki gibidir. Cisimlere etki eden statik sürtünme kuvvetleri sırasıyla FX ve FY olduğuna göre, FX/FY oranı kaçtır? Yukarıdaki gibi verilen hareket yasaları ve bunlara ait açıklamaların doğru eşleştirmesi aşağıdakilerden hangisi gibi olmalıdır? 2 3 A) B) 4 3 C) 1 11. 3 2 D) E) 2 8. Yatay düzlemde 4 kg kütleli cisim ok yönünde hareket etmektedir. © Coşku Yayınları B) 0,2 Buna göre, K cismine hareketi sırasında etki eden sürtünme kuvveti kaç N dur? C) 0,3 Şekil - I deki yatay düzlemde duran K cismine yatay kuvvet uygulandığında cismin ivme - kuvvet grafiği Şekil - II deki gibi oluyor. Cisme etki eden kinetik sürtünme kuvveti 8 N olduğuna göre, kinetik sürtünme katsayısı kaçtır? (g = 10 N/kg) A) 0,1 D) 0,4 B) 2,5 A) 2 C) 5 D) 10 E) 15 E) 0,5 12. 9. 1-C 2-D B) 1 3-C 4-B C) 5-D 3 2 D) 2 6-E 7-A E) 8-B A) Yalnız I 5 2 9-A Buna göre, hangilerinde cisim kesinlikle hızlanan hareket yapar? K nin kütlesi mK, L nin kütlesi mL olduğuna göre, mK/mL oranı kaçtır? 2 3 I, II ve III teki yatay düzlemlerde bulunan cisimler sadece gösterilen kuvvetlerin etkisindedir. K ve L cisimleri sürtünmesi önemsiz yatay düzlemde düzleme paralel 5F kuvvetiyle Şekil - l deki gibi, K cismi de aynı düzlemde düzleme paralel 2F kuvvetiyle Şekil - ll deki gibi itildiğinde cisimlerin ivmeleri eşit oluyor. A) 10-E 11-C D) I ve III B) Yalnız II C) I ve II E) I, II ve III 12-A 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Newton’un Hareket Yasaları 131 Ünite Değerlendirme Testi - 1 1. Düz yolda hareket eden cismin konum - zaman grafiği şekildeki gibidir. 4. Cisim için, I. t anına kadar düzgün doğrusal hareket yapmıştır. III. t anından sonra sabit hızla hareket etmiştir. 10 saniye sonra ci- simler arası uzaklık 25 m olduğuna göre, t = 0 anında cisimler arasındaki uzaklık kaç metredir? yargılarından hangileri doğrudur? A) 30 II. t anından sonra yavaşlamıştır. B) Yalnız II D) I ve III E) I, II ve III C) 40 D) 45 E) 50 5. Hýzlanmakta olan araba Limit hýzla giden sürat teknesi Daðdan aþaðý hýzlanarak inen kayakçý Salýncakta sallanan çocuk Düz yolda hareket eden cismin konum - zaman grafiği şekildeki gibidir. Cisim için, B) 35 C) I ve II I. t anına kadar düzgün doğrusal hareket yapmıştır. II. t anından sonra durmuştur. III. t anından sonra sabit hızla hareket etmiştir. © Coşku Yayınları A) Yalnız I 2. Düz bir yolda hareket eden K ve L cisimlerinin konum zaman grafikleri şekildeki gibidir. yargılarından hangileri doğrudur? B) Yalnız II A) Yalnız I D) I ve III C) I ve II E) I, II ve III Sabit hýzla alçalan paraþütçü Yukarıda verilenlerden kaç tanesi dengelenmiş kuvvetlerin etkisindedir? A) Bir 3. Düz yolda hareket eden K ve L cisimlerinin hız - zaman grafikleri şekildeki gibidir. Cisimler için, 6. II. t = 0 anında aralarındaki uzaklık en fazladır. III. t anına kadar K nin yer değiştirmesi L ninkinden büyükdür. yargılarından hangileri kesinlikle doğrudur? B) Yalnız II D) I ve III C) Üç D) Dört E) Beş I. t anında yanyanadır. A) Yalnız I B) İki C) Yalnız III E) II ve III 132 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Newton’un Hareket Yasaları I. Çantayı taşırken II. Otomobil kullanırken III. Kapıyı açarken IV. Musluğu çevirirken V. Saçı tararken VI. Elbise giyerken Yukarıda verilenlerin kaç tanesinde kuvvetin etkisi gözlenir? A) 2 B) 3 C) 4 D) 5 E) 6 Ünite Değerlendirme Testi - 1 7. 10. Dengelenmiş kuvvetler etkisinde olan cisimlerin davranışı, I. F ile gösterilir. II. Vektörel bir büyüklüktür. I. Durma şeklindedir. III. SΙ birim sisteminde birimi newtondur. II. Sabit hızla hareket etme şeklindedir. IV. Uygulandığı cismin şeklini değiştirebilir. III. Hızlanma şeklindedir. Yukarıda verilenler aşağıdakilerden hangisine aittir? verilenlerinden hangileri olabilir? A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve II A) Hacim C) Yalnız III E) II ve III B) Kütle C) Kuvvet D) Sıcaklık E) Enerji 11. Bir cisim, sürtünmesiz eğik düzlem üzerinde sabit F kuvvetinin etkisinde hareket etmektedir. 8. Buna göre, cismin hız - zaman grafiği aşağıdakilerden hangisi olamaz? Bir cismin yatay yolda sabit hızla hareket edebilmesi için gerekli şart aşağıdakilerin hangisinde tam olarak verilmiştir? A) Cimse sürtünme kuvveti etki etmemelidir. C) Cisim dengelenmiş kuvvetlerin etkisinde kalmalıdır. D) Cisme etki eden sürtünme kuvveti, uygulanan kuvvetten büyük olmalıdır. E) Cisim dengelenmemiş kuvvetlerin etkisinde kalmalıdır. © Coşku Yayınları B) Cisme hareketi yönünde yatay bir kuvvet uygulanmalıdır. 9. Düşey kesiti verilen sürtünmesi önemsiz ortamda K noktasından Á v hızı ile geçen cisim KL ve yatay olan LM arasında aşağıda verilenlerin hangisindeki gibi hareket eder? 1-D KL arasında 12. Şekilde verilen deney düzeneğinde dinamometre ile, I. Sürtünme kuvveti LM arasında II. Takozun kütlesi A) Hızlanır. Hızlanır. III. Takozun ivmesi B) Hızlanır. Yavaşlar. yargılarından hangileri ölçülebilir? C) Yavaşlar Sabit hızla gider. D) Sabit hızla gider. Durur. A) Yalnız I E) Hızlanır Sabit hızla gider. 2-C 3-C 4-E 5-B 6-E 7-D 8-C 9-E 10-C 11-A B) Yalnız II D) I ve II C) Yalnız III E) I ve III 12-A 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Newton’un Hareket Yasaları 133 Ünite Değerlendirme Testi - 2 1. 5. K ve L araçlarının hız - zaman grafikleri şekildeki gibidir. Buna göre, Düz bir yolda sabit 30 m/s ve v hızlarıyla hareket eden X ve Y cisimleri K ve L noktalarından aynı anda geçiyor. X cismi Y ye M noktasında yetişiyor. I. K ve L dengelenmemiş kuvvetlerin etkisindedir. B) 10 C) 15 D) 20 III. Birim zamanda K nin aldığı yol, L nin aldığı yoldan büyüktür. E) 25 yargılarından hangileri doğrudur? B) Yalnız II A) Yalnız I K ve L cisimlerine ait konum - zaman grafiği şekilde verilmiştir. Buna göre, 5 s sonra aralarındaki uzaklık kaç metredir? A) 15 3. B) 20 6. B) 20 D) 30 E) 40 Buna göre, I. d1 değişmez II. d1 artar III. d2 artar yargılarından hangileri kesinlikle doğrudur? C) 25 D) 30 A) Yalnız I Yukarıda verilenlerin hangilerinde temas gerektiren bir kuvvet vardır? D) I ve III B) Yalnız II D) I ve III C) Yalnız lII E) II ve III E) 35 B) Yalnız II Düz bir yolda sabit büyüklükteki hızlarla ok yönlerinde hareket eden X, Y, Z arabaları şekildeki konumlardan aynı anda geçiyor. A) Yalnız I 7. 4. 10 saniye sonra cisimler arası uzaklık 50 m olduğuna göre, 5 saniye sonra cisimler arasındaki uzaklık kaç metredir? A) 15 E) I, II ve III C) 25 Düz bir yolda hareket eden K ve L cisimlerinin konum - zaman grafikleri şekildeki gibidir. D) I ve II C) Yalnız III © Coşku Yayınları 2. II. K ve L nin birim zamanlardaki hız değişimleri eşittir. KL arası uzaklık 400 metre, LM arası uzaklık 800 metre olduğuna göre, v kaç m/s dir? A) 5 C) Yalnız III E) I, II ve III 134 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Newton’un Hareket Yasaları Bir doğru boyunca hareket eden arabanın hız - zaman grafiği şekildeki gibidir. Arabanın; ilk 2 saniye, ilk 4 saniye ve ilk 8 saniyedeki ortalama hızları sırasıyla v1, v2 ve v3 tür. Buna göre, bu hızlar arasındaki ilişki nedir? A)v1 < v2 < v3 B) v1 < v2 = v3 C) v3 < v2 < v1 D)v1 = v2 < v3 E) v1 = v3 < v2 Ünite Değerlendirme Testi - 2 8. olan ve hız - zaman grafikleri verilen K ve L arabalarının hızları eşit olduğu anda aşağıdakilerden hangisi doğrudur? 11. Başlangıçta yan yana A) Aldıkları yollar eşittir. Düz bir yolda hareket eden K ve L araçlarının 0 - 2t zaman aralığındaki hızları Şekil - I ve Şekil - II deki gibi değişmektedir. B) K, L den 150 m ileridedir. C) L, K den 300 m ileridedir. D) K, L den 300 m ileridedir. Buna göre, araçlar için E) L, K den 150 m ileridedir. I. Ortalama hız II. Yer değiştirme miktarı III. Hareket yönü niceliklerinden hangileri aynıdır? A) I, II ve III 9. D) Yalnız III 12. İvme - kütle grafiği veri- C) I ve II len bir cisim için, E) Yalnız I I. K de uygulanan net kuvvet artmıştır. II. L de uygulanan net kuvvet azalmıştır. Düşey kesiti verilen sürtünmesi önemsiz yolun K noktasından Á v hızı ile geçen cisim, III. K de ivme sabit iken L de ivme azalmıştır. © Coşku Yayınları B) II ve III verilenlerinden hangileri doğrudur? A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve II C) Yalnız III E) I, II ve III I. K den L ye giderken sabit hızla hareket eder. II. L noktasından sonra çıkışta yavaşlar. III. L den K ye doğru tekrar geçişte yavaşlar. 13. verilenlerden hangileri doğrudur? A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve III C) I ve II E) I, II ve III Ayakta duran adam 10. Fýrlatýlmakta olan uzay aracý Çarpýþan iki araba Kaykay pistindeki kayakçý Ýniþli - çýkýþlý yolda yavaþlayýp - hýzlanan araba Düz yolda düzgün hýzlanan araba Ýki buz hokeycisinin mücadelesi Yukarıda verilenlerin hangilerinde net kuvvet sürekli değişkendir? Yukarıda verilenlerin kaç tanesinde “her etkiye eşit ve zıt yönde tepki vardır” prensibi gözlemlenebilir? A) Yalnız I A) Bir 1-D Masada duran vazo B) Yalnız II D) I ve III 2-D 3-C 4-E C) I ve II E) I, II ve III 5-E 6-C 7-A 8-A 9-C 10-C 11-D B) İki D) Dört 12-E C) Üç E) Beş 13-E 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Newton’un Hareket Yasaları 135 Ünite Değerlendirme Testi - 3 1. 4. Bir cismin konum - zaman grafiği şekildeki gibidir. Buna göre, I. Cismin toplam yer değiştirmesi 60 m dir. Düz bir yolda sabit 25 m/s ve 10 m/s lik hızlarla hareket eden X ve Y cisimleri K ve L noktalarından aynı anda geçiyor. X cismi Y ye M noktasında yetişiyor. B) 300 C) 350 D) 400 A) Yalnız I 5. D) II ve III C) I ve II E) I, II ve III B) Yalnız II A) Yalnız I D) I ve III C) I ve II E) II ve III Düz yolda yapılan drag (hızlanma) yarışlarında arabaların birisine ait olarak verilen, I, II ve III teki grafiklerden hangileri doğru çizilmiş olabilir? A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve II C) Yalnız III E) I, II ve III 136 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Newton’un Hareket Yasaları 3. verilenlerden hangileri olabilir? III. Göç etmekte olan kuşlar 6. B) Yalnız II II. Düzgün ve sabit adımlarla düz yolda yürüyen çoçuk © Coşku Yayınları I. Havaalanına inmekte olan uçak Deney sonucunda kuvvet ve kütle grafiğini çizmek istediklerinde aşağıdakilerden hangisi gibi bir sonuç elde etmeleri gerekir? Hız - zaman grafiği şekildeki gibi olan hareketli; Bu hipotezi doğrulamaya çalışan öğrenciler farklı kütlelere kuvvetler uygulayarak eşit ivme ile hareket ettiriyorlar. yargılarından hangileri doğrudur? E) 450 Hipotez: “Sürtünmesi önemsiz yatay düzlemdeki farklı kütleli cisimleri eşit ivme ile hareket ettiren kuvvetler cisimlerin kütleleri ile doğru orantılıdır.” III. Cisim 10 ile 15 saniyeler arasında hızlanmıştır. 2. II. Cisim 5 ile 10 saniyeler arasında sabit hızla hareket etmiştir. LM arası uzaklık 300 metre olduğuna göre, şekilde verilen KL arası d uzaklığı kaç metredir? A) 250 Düşey kesiti verilen yo lun yalnız KL arası sür tünmesizdir. K noktasın dan serbest bırakılan bir cisim L noktasından sonra farklı yüzeyler üzerinde hareket ediyor ve cisim Şekil - I de x, Şekil - II de 2x, Şekil - III te 3x kadar yol alarak duruyor. Cisme yatay düzlemlerde etki eden sürtünme kuvvetleri sabit ve fs , fs ve fs olduğuna gö1 2 3 re, bunların büyüklükleri arasındaki lişki nedir? A) fs = fs = fs B) fs < fs < fs 3 C) fs < fs < fs D) fs < fs < fs 3 1 3 2 2 3 1 1 2 E) fs < fs < fs 1 3 2 2 1 Ünite Değerlendirme Testi - 3 7. I. Düz yolda fren yapmıştır. 10. Hız - zaman grafiği şekildeki gibi olan hareketlinin yapmış olduğu hareket; Şekil - I de verilen yatay ve sürtünmeli zemindeki 2 kg kütleli cisim 10 N luk kuvvet ile çekilirken, cismin hız - zaman grafiği Şekil - II deki gibi oluyor. verilenlerden hangileri olabilir? D) I ve III III. Yokuş aşağı yavaşlayan hareket yapmıştır. B) Yalnız II II. Eğik düzlemin yukarısına doğru çıkmıştır. A) Yalnız I C) I ve II Buna göre, cisme etki eden sürtünme kuvveti, E) I, II ve III I. Statik sürtünme kuvvetidir. II. Kinetik sürtünme kuvvetidir. III. Büyüklüğü 16 N dur. yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I Yatay düzlemde bulunan 5 kg kütleli cisim yatay ve sabit olan 20 N luk kuvvet etkisinde 3 m/s2 lik ivme ile hızlanarak hareket etmektedir. 11. Buna göre, cisme etki eden kinetik sürtünme kuvveti için aşağıdakilerden hangisi doğrudur? (g = 10 m/s2) A) 1 yönünde; 5 B) 2 yönünde; 5 C) 1 yönünde; 10 D) 2 yönünde; 10 D) I ve III E) II ve III Sürtünmeli yüzeyde v hızı ile hareket etmekte olan bir cisme I, II ve III durumlarındaki gibi sabit ÁF kuvvetleri uygulanıyor. Kuvvetler uygulandıktan sonra hangi durumlarda cisimde kesinlikle yavaşlama görülür? E) 2 yönünde; 15 B) Yalnız II D) I ve II İvme - zaman grafiği şekildeki gibi olan bir hareketlinin yapmış olduğu hareket, me uygulanan yatay kuvvete göre, cismin kazandığı ivmeye ait grafik şekildeki gibidir. III. Cismin kütlesi 3-E B) Yalnız II 4-A 6-C F ya eşittir. a A) Yalnız I C) Yalnız III E) I, II ve III 5-D yargılarından hangileri doğrudur? verilenlerden hangileri olabilir? 2-B II. Cisme etkiyen statik sürtünme kuvvetinin maksimum değeri F dir. III. Ulaştığı limit hızıyla yoluna devam etme D) I ve II I. Cismin bulunduğu yüzey sürtünmelidir. II. Eğimli yolda aşağı kayma Buna göre, I. Düz yolda düzgün hızlanma A) Yalnız I C) Yalnız III E) II ve III 12.Yatay düzlemdeki bir cis- 1-E A) Yalnız I 9. C) Yalnız III © Coşku Yayınları 8. B) Yalnız II 7-E 8-B 9-D 10-E 11-B D) I ve III B) Yalnız II C) I ve II E) I, II ve III 12-E 3. Ünite : Kuvvet ve Hareket / Newton’un Hareket Yasaları 137 BÖLÜM 1 İŞ, ENERJİ ve GÜÇ Sürtünmesi önemsiz yatay düzlemde yuvarlanan cisim bir yol almasına rağmen, cisme etki eden kuvvet sıfır olduğu için cisim üzerine fiziksel manada bir iş yapılmamıştır. Bunlarla birlikte, cisme uygulanan kuvvet ve cismin aldığı bir yol var iken eğer kuvvet cismin aldığı yola dik ise yine fiziksel anlamda yapılan iş sıfırdır. Kazanım 9.4.1.1 İş, enerji ve güç kavramlarını açıklar ve birbiriyle ilişkilendirir. İŞ İş yapma ya da yapmış olma, hedeflenen amaca göre farklı şekillerde gerçekleşir. Günlük hayatta bir şeylerle meşgul olan, uğraşan, rolü gereği hareketsiz durmak zorunda kalan oyuncular iş yapmış kabul edilir. Fiziksel anlamda iş yapılabilmesi için de kuvvet etkisiyle hareketin gerçekleştirilmesi gerekir. Uygulanan kuvvet doğrultusunda hareket eden cisimler üzerinde fiziksel anlamda iş yapılır. Bir cisim üzerinde fiziksel anlamda iş yapılabilmesi için cisme kuvvet etki etmeli ve cisim bu kuvvet doğrultusunda hareket etmelidir. Market arabasını iten adam, yerdeki koliyi kaldıran adam, fiziksel anlamda iş yapmıştır. Market arabasına uygulanan bir kuvvet ve market arabasının uygulanan kuvvet doğrultusunda aldığı bir yol olduğundan dolayı fiziksel anlamda işten bahsedilir. Yerdeki koliyi kaldırırken uygulanan kuvvet ve kolinin aldığı yol, düşey yukarı yani aynı doğrultulu olduğu için yine fiziksel anlamda iş yapılmıştır. Bisiklet süren çocuk, arabayı çeken at, ağır yükleri kaldıran vinç fiziksel anlamda iş yapar. Eğer uygulanan kuvvet var fakat bunun neticesinde alınan bir yol yok ise fiziksel anlamda iş yapılmamıştır. 140 4. Ünite : Enerji / İş, Enerji ve Güç © Coşku Yayınları Duvarı iten adam iş yapmaz. Yatay düzlemde çanta taşıyan adam çanta üzerine bir iş yapmaz. Çantaya uyguladığı kuvvet çantanın ağırlığını dengelerken çantaya bu kuvvet doğrultusunda bir yol aldırmamaktadır. Kuvvet çantanın aldığı yola diktir. Bir cisme uygulanan ÁF kuvveti, cisme kendi doğrultusunda Dx kadar yer değiştirtmiş ise yapmış olduğu iş matematiksel olarak, İş = Kuvvet ⋅ Yer Değiştirme W = F ⋅ Dx bağıntısı ile hesap edilir.Ba ğıntıda kuvvet birimi newton, yer değiştirme birimi metre olduğundan, iş birimi N ⋅ m olur. SΙ birim sisteminde iş birimi joule (N ⋅ m) dür. Bağıntıya göre, bir cisme 1 N lik kuvvet uygulandığında cisim o doğrultuda 1 m yer değiştiriyorsa, 1 joule lük iş yapılıyor demektir. Yerdeki halteri yukarı kaldıran halterci bu işlem sırasında fiziksel anlamda iş yapar, ancak havada tuttuğu sürece fiziksel anlamda iş yapmış olmaz. Yapılan işin hesaplanması için kuvvet ile kuvvet doğrultusundaki cismin yer değiştirmesinin çarpılması gerekir. Cisimlerin hareketi yönünde uygulanan kuvvetlerin yaptığı iş pozitif, cisimlerin hareketlerine zıt yönde uygulanan kuvvetlerin yaptığı iş negatiftir. Uygulanan kuvvet ilkinde harekete katkı sağlarken, ikincisinde hareketi engellemeye çalışır. Kuvvet ve yer değiştirme birbirine paralel olmak şartı ile yolun; eğik düzlem, yatay düzlem ya da düşey doğrultu olması sonucu değiştirmez. Şekildeki gibi halat çeken A ve B şahıslarından A şahsı B yi kendine doğru çekiyor ise burada hem A hem de Örnek 2 A B fiziksel anlamda iş yapmıştır. B Sürtünmesi önemsiz yatay yüzeylerde cisme hareketi doğrultusunda birden fazla kuvvet uygulanmış ise, her bir kuvvetin yaptığı iş hesaplanarak net iş bulunabileceği gibi, net kuvvet (bileşke kuvvet) bulunarak da yer değiştirme miktarına göre net iş ya da toplam iş hesaplanabilir. © Coşku Yayınları İş yapmak için kuvvet uygulayan nesnenin kuvvet yönünde hareket etmesi gerekmez, kuvvet doğrultusunda hareket etmesi gerekir. Örnek 1 Sürtünmesi önemsiz düz bir yoldaki cisme yatay ve sabit olan 25 N lik kuvvet 60 cm yol boyunca uygulanıyor. Buna göre, cismin üzerine yapılan iş kaç joule dür? A) 5 B) 10 C) 15 D) 20 A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5 E) 25 Çözüm Çözüm Kuvvetin yaptığı iş W = F ⋅ ∆x bağıntısı ile hesaplanır. Soruda verilen değerlere göre, (60 cm = 0,6 m dir.) W = 25 ⋅ 0,6 = 15 joule dür. Cevap C Sıra Sizde - 1 Sürtünmesi önemsiz düz bir yoldaki cisme yatay ve sabit olan 40 N lik kuvvet yol boyunca uygulanıyor. 200 joule iş yapıldığına göre, yolun uzunluğu kaç m dir? A) 2 Yukarıda verilen resimlerin kaç tanesinde fiziksel anlamda bir iş yapılmıştır? B) 3 C) 4 D) 5 E) 6 Fiziksel anlamda iş yapılabilmesi için kuvvetin cismi kendi doğrultusunda hareket ettirmesi gerekir. Cismin hareketine dik doğrultuda uygulanan kuvvetler iş yapmaz. Bisiklet sürücüsü bileklerindeki kas kuvvetiyle bisikleti hareket ettirerek kuvvet yönünde iş yapar. Bebek arabasını iten kadın kuvvet yönünde bebek arabasına yol aldıracağı için iş yapar. Duvar ören usta yerdeki tuğlaları duvarın örülen kısmına çıkaracağı için usta fiziksel anlamda iş yapar. Yükü yukarı çeken çocuk yüklere kuvvet doğrultusunda yol aldıracağı için fiziksel anlamda iş yapılır. Dolayısı ile IV. resimde fiziksel anlamda iş yapılmaz. Çünkü zincirlerde oluşan kuvvetler dönme sırasında alınan yola diktir ve iş yapılmaz. Cevap D 4. Ünite : Enerji / İş, Enerji ve Güç 141 ENERJİ Sıra Sizde - 2 Cisimler ve değişik sistemler üzerinde etkileri ile gözlenebilen, birçok olayın gerçekleşmesine neden olan, iş yaptıran bir büyüklüktür. Enerji, gözle görülemez. Duyu organları ile algılanamaz. I. Yatay yolda çanta taşıyan adam II. Yerdeki halteri kaldıran halterci III. Yatay yoldaki sandığı iterek hareket ettiren adam IV. Duvara eliyle itme kuvveti uygulayan adam Yukarıdaki durumların hangilerinde fiziksel anlamda iş yapılmaktadır? B) I ve III A) I ve II D) II ve III C) I ve IV E) III ve IV Örnek 3 10 N ağırlığındaki cisme düşey doğrultudaki 18 N luk kuvvet uygulanarak 1,5 m çekiliyor. Buna göre, a) Ağırlık kuvvetinin yaptığı işi, © Coşku Yayınları b) Uygulanan kuvvetin yaptığı işi bulunuz. Çözüm Gerek cisme uygulanan kuvvet, gerek, cismin ağırlık kuvveti, yer değiştirme ile aynı doğrultuludur. Yapılan işler W = F.x bağıntısından, a) WG = 10.1,5 = 15 J dür. b) WF = 18.1,5 = 27 J dür. Sıra Sizde - 3 Şekildeki eğik düzlemin K noktasındaki cisim, eğik düzleme paralel 20 N luk kuvvetle L noktasına kadar çekiliyor. Buna göre, kuvvetin yaptığı iş kaç J dür? A) 50 B) 60 C) 80 D) 100 142 4. Ünite : Enerji / İş, Enerji ve Güç E) 200 Canlı - cansız tüm varlıklar için gerekli olan, evrenin dengesini sağlayan, yaşadığımız dünyanın hayat kaynağı olan sadece enerjidir. Enerji olmadan hayat olamayacağı gibi, evrendeki denge de olmaz. Fiziksel anlamda enerji, iş yapabilme yeteneğidir. Bu tanım mekanik için yetersiz kalmaktadır. Değişiklik yapabilme yeteneği enerji için daha genel bir tanımdır. Her fiziksel olayı içeren tek bir enerji tanımı yoktur. İş yapabilmek için enerjiye ihtiyaç vardır. Enerjinin bir kısmı iş yolu ile cisme aktarılırken, bir kısmı da işi yapan tarafından harcanır. İş ile enerji aynı birimle ifade edilir. Enerji E ile gösterilir. SI birim sisteminde enerji birimi joule (J) dür. Gıdalardaki enerjiler calori birimi ile verilir. Kuvvetin yaptığı iş, cisme enerji kazandırdığı gibi cismin mevcut enerjisini de açığa çıkarabilir. Yaşantımızın her anında bir enerji türü ile karşılaşırız. Çok hareketli olan bir çocuğun enerjisi, şelaleden akan suyun enerjisi, gıdalardaki enerji, baraj gölünde duran suyun enerjisi, fotosentezle bitkilerin ürettiği enerji, kömür ve petrolden elde edilen enerjiler, ses enerjisi, güneş enerjisi, rüzgâr enerjisi, nükleer enerji vb enerjiler bunlardan bazılarıdır. Bir bebeğin büyüyebilmesi için besinlerden alacağı enerjiye, bir fidanın büyüyebilmesi için Güneş’ten alacağı enerjiye, bir aracın hareket edebilmesi içinde yakıttan elde edilecek enerjiye ihtiyaç vardır. İş ile enerji doğrudan ilişkilidir. Eğer bir iş yapılmış ise mutlaka bir enerji harcanmış demektir. Emekleyen bir bebek fiziksel anlamda iş yapar. Bunun için gerekli enerjiyi de tükettiği besinlerden alır. GÜÇ Örnek 4 Günümüzde insanların yapamayacağı ya da yapmakta zorlandığı bir çok iş, genelde teknoloji harikası makinelerle yapılır. Bu sayede işler hem daha çabuk, hem de daha teknik olarak gerçekleştirilir. Aynı iş, insanların birlikte çalışmasıyla yapılabilir. Ancak makinelerle yapıldığı zaman işin yapılma süresi kısalır. Sürtünmesi önemsiz düz bir yoldaki cisme yatay ve sabit olan 15 N lik kuvvet 120 cm yol boyunca uygulanıyor. Kuvvetin uygulanma süresi 6 saniye olduğuna göre, kaç watt lık güç harcanmıştır? C) 4 D) 5 Güç birim zamanda yapılan iş miktarıdır. Gücün hesaplanabilmesi için yapılan işin hesaplanarak geçen zamana bölünmesi gerekir. Kuvvetin yaptığı iş, W = F ⋅ ∆x bağıntısı ile hesaplanır. Soruda verilen değerlere göre, yapılan iş; Fiziksel anlamda güç, birim zamanda yapılan iş miktarıdır. Aynı işi daha kısa sürede ya da daha hızlı yapan diğerine göre daha güçlüdür. Gücün büyük olması yapılacak işin çok daha kısa sürede yapılabilmesi anlamına gelir. W = 15 ⋅ 1,2 = 18 joule dür. Bu işin yapılması için geçen süre 6 saniye olduğundan Güç,= P Ýþ Güç = olarak tanımlanır. Zaman 18 = 3 watt týr. 6 Cevap B W Dt bağıntısı ile hesaplanır. SΙ birim sisteminde güç birimi joule/saniye dir. Bunun özel adı da watt tır. Bir sistem 1 saniye içerisinde 1 joule lük iş yapıyorsa, gücü 1 watt demektir. Günlük hayatta kullanılan bir diğer güç birimi beygir gücü (BG) dir. Özellikle otomobillerde kullanılan bu güç, 1 BG = 760 watt şek1 beygir lindedir. gücünde Günlük yaşantımızı kolaylaştırmak için işleri kısa sürede yapabilecek iş makineleri tercih edilir. Bir barajın yapılması, limanlardan gemilere ya da gemilerden limana yük taşınması gibi bir çok ağır işlerde insan gücü kullanılması, ekonomik olmayıp çok uzun süre geçmesine neden olur. Bu gibi durumlar için teknoloji ürünü olan makinelerin kullanılması hem ekonomiktir hem de zamandan kazandırır. Aynı işin yapılmasında makineleri birbirinden ayıran özellik, güçleri arasındaki farktır. Kısa sürede hızlı bir şekilde iş yapan makine, her zaman diğerlerine göre daha güçlüdür. 355 beygir gücünde © Coşku Yayınları Güç P ile gösterilir ve; P= E) 6 Çözüm Aynı miktarda iş yapan iki işçiden birisi diğerine göre farklı sürede iş yapıyorsa, bu durum işçilerin iş becerisine ya da birisinin diğerine göre daha hızlı iş yapmasına dayanır. Daha hızlı iş yapana kuvvetli denilmez. B) 3 A) 2 Sıra Sizde - 4 K cismine yatay düzlemde 2 m lik yol boyunca 12 N luk yatay kuvvet şekildeki gibi etki ediyor. Bu işlem için geçen süre 6 s sürdüğüne göre, güç kaç watt’tır? A) 2 B) 3 C) 4 D) 5 E) 6 Eşit sürede çok iş yapan, az iş yapandan daha güçlüdür. Aynı işi kısa sürede yapan, uzun sürede yapandan daha güçlüdür. 4. Ünite : Enerji / İş, Enerji ve Güç 143 Sıra Sizde - 6 1 kilowatt (kW) = 1000 watt (W) tır. Bir cismi düşey doğrultuda sabit hızla hareket ettirmek için, cisme düşey doğrultuda uygulanan kuvvetin büyüklüğü, cismin ağırlığına eşittir. X cismi sürtünmesiz yatay yolda yatay 20 N luk kuvvetle K noktasından L noktasına 4 s de itiliyor. Buna göre, birim zamanda yapılan iş kaç Watt’tır? Örnek 5 A) 5 K makinesi 20 kg lık bir yükü sabit v süratiyle, L makinesi de 50 kg lık bir yükü 2v süratiyle yukarı doğru hareket ettiriyor. B) 10 C) 20 D) 40 E) 50 K ve L nin güçleri sırasıyla PK, PL olduğuna göre, PK / PL oranı kaçtır? A) 1/5 B) 1/4 C) 2/5 D) 1/2 E) 2 Sıra Sizde - 7 Çözüm Soruda cisimlerin yer değiştirmeleri ve yapılan işlerin süresi verilmemiş. Cisimlerin sürati verilmiş. Biz her iki cismin de eşit t süre hareket ettirildiğini varsayalım. Çocuğun daha az güç harcaması, aşağıdaki uygulamalardan hangisi ile gerçekleşmez? A) Cismin kütlesinin azaltılması B) Cismin K den L ye daha uzun sürede getirilmesi Yer değiştirme = Hız ⋅ Zaman bağıntısına göre, K cismi v hızı ile h kadar yer değiştirmiş ise, L cismi 2v hızıyla 2h kadar yer değiştirmiştir. Kuvvetin yaptığı iş, W = F ⋅ ∆x bağıntısı ile hesaplanır. K ve L için yapılan işler; WK = 20g ⋅ h © Coşku Yayınları Ağırlık kuvveti kütle ile yer çekimi kuvvetinin çarpımına eşittir. K nin ağırlığı 20g ise L nin ağırlığı 50g dir. (g: yer çekimi kuvveti) Bir cismi K noktasından L noktasına çıkaran çocuk P kadar güç harcıyor. Gücün hesaplanabilmesi için yapılan işin ve işin yapılma süresinin bilinmesi gerekir. WL = 50g ⋅ 2h = 100g ⋅ h C) h yüksekliğinin azaltılması D) Cismin, çekim ivmesinin büyük olduğu ortamda K den L ye getirilmesi E) Cismin, çekim ivmesinin küçük olduğu ortamda K den L ye getirilmesi Güç = Yapılan iş / Zaman bağıntısından K ve L nin güçleri; PK = 20g ⋅ h / t PL = 100g ⋅ h / t olur. Bunların oranı ise 1 / 5 tir. Cevap A Sıra Sizde - 5 X motoru bir yükü 15 m yüksekliğe sabit hızla 12 s de çıkarabilmektedir. Aynı yükü Y motoru 30 m yüksekliğe sabit hızla 60 s de çıkarabilmektedir. Buna göre, X motorunun gücü Y motorunun gücünün kaç katına eşittir? A) 1 B) 1,5 C) 2 D) 2,5 144 4. Ünite : Enerji / İş, Enerji ve Güç E) 3 Sıra Sizde - 8 • Yüzmek • Nefes almak • Uyumak • Kitap okumak • Ayağa kalkmak • Koşmak Yukarıdakilerden kaç tanesini yapabilmek için enerjiye ihtiyaç duyarız. A) İkisi B) Üçü D) Beşi C) Dördü E) Altısı Kazanım Pekiştirme - 1 Kazanım Pekiştirme - 3 Aşağıdaki cümlelerde bırakılan boşluklara uygun olan sözcükleri yazınız. Aşağıdaki cümleleri doğru - yanlış olarak değerlendiriniz. 1. Kuvvet uygulayarak gerçekleştirilen enerji aktarımı- 1. Canlıların hayat faaliyetlerini sürdürmeleri için na ..................... denir. enerjiye ihtiyaçları vardır. 2. Bir cisme etkiyen kuvvet, cisme yol aldırmıyorsa 2. Fizikte iş yapmanın hedefi enerji aktarmaktır. 3. Fizikte iş yapmadan enerji aktarımı mümkün ..................... yapılmış olmaz. 3. İş’in SI birimi ..................... dür. değildir. 4. İş ..................... sembolü ile gösterilir. 4. Kuvvet uyguladığımız cisim hareket etmiyorsa 5. İş ..................... bir büyüklüktür. 5. Fizikte fiziksel anlamda iş yapılmış olmaz. iş yapılabilmesi için gerekli olan şartlardan biri hareketin olmasıdır. 6. Bir cisim üzerine yapılan iş, cismin enerjisini artırı- 6. Kuvvet 7. Bir cisim üzerine yapılan negatif iş, cismin enerjisini ..................... 8. İş yapabilme yeteneğine ..................... denir. 9. Enerji ..................... bir büyüklüktür. 10.Enerjinin birimi ..................... dür. 11.Sürtünmeler önemsiz ise hareket doğrultusuna dik kuvvetler ..................... yapmaz. 12.Güç ..................... bir büyüklüktür. 13.Watt - saat ..................... birimidir. 14.İş yapma hızına ..................... denir. 15.Joule/saniye birimi ..................... olarak tanımlan- © Coşku Yayınları yorsa yapılan işe ..................... iş denir uygulamadan da iş yapmak müm- kündür. 7. Hareket doğrultusuna dik kuvvetler de iş yapar. 8. Kucağında yükle bekleyen bir işçi iş yapmış sayılmaz. 9. İş vektörel bir büyüklüktür. 10. Bir cisim üzerine yapılan pozitif iş cismin hızını artırabilir. 11. Bir cisim üzerine aynı anda hem pozitif hem de negatif iş yapılamaz. 12. Net iş her zaman kuvvetlerin tek tek yaptıkları işlerden büyüktür. 13. Gücü 1 watt olan araç 1 saniyede 1 joule enerji harcar. 14. İşi yapan kuvvet fazla ise, güç de o oranda fazladır. mıştır. Kazanım Pekiştirme - 2 Ahmet, şekildeki düzenekte çektiği ip ve makara ile 10 kg kütleli cismi K den L ye çıkarıyor. Buna göre, a) Ahmet, en az kaç joule enerji harcamış olabilir? b) Ahmet, cismi 10 saniyede K den L ye çıkardığına göre gücü kaç watt tır? (g = 10 m/s2) 4. Ünite : Enerji / İş, Enerji ve Güç 145 Kazanım Değerlendirme Testi - 1 1. 4. Şekildeki düzenek te, K noktasında durmakta olan X cismine yatay kuvvet uygulanarak L noktasına kadar çekiliyor. Cisim üzerine yapılan işin hesaplanabilmesi için; I. Kuvvet II. K - L arası uzaklık Yukarıda verilen durumlara göre, iş ile ilgili aşağıdakilerden hangisi kesinlikle doğrudur? III. Cismin kütlesi A) Kuvvet uygulanan cisim üzerine iş yapılır. niceliklerinden hangi ikisinin bilinmesi yeterlidir? IV. Kuvvetin uygulama süresi B) Yol aldırılan cisimler üzerine iş yapılmaz. C) Sabit tutulan cisimler üzerine iş yapılır. A) I ve II D) Kuvvet uygulanan ve kuvvet doğrultusunda yer değiştiren cisimler üzerine iş yapılır. B) I ve III D) II ve III C) I ve IV E) II ve IV E) Cisim, hareket ettiriliyorsa iş yapılır. 2. 5. Sürtünmesiz yatay zeminde el arabasını iten bir adamın yaptığı iş, © Coşku Yayınları I. Arabanın kütlesi II. Arabaya uygulanan kuvvetin büyüklüğü III. Arabanın yatayda aldığı yol A) Yalnız I B) Yalnız II D) II ve III A) Yalnız F1 B) Yalnız F2 D) F1 ve F2 C) I ve II C) F1 ve F3 E) F1, F2 ve F3 E) I, II ve III Yukarıdakilerden hangilerinde fen anlamında iş yapılmaz? Buna göre, F1, F2 ve F3 den hangileri cisim üzerinde fen anlamında iş yapar? 6. Katı haldeki cisim F1, F2 ve F3 kuvvetlerinin etkisiyle sürtünmesi önemsenmeyen yatay düzlem üzerinde hareket ediyor. niceliklerinden hangileri daha büyük olsaydı iş de daha büyük olurdu? 3. Şekildeki sürtünmeleri ihmal edilen yatay yüzeylerde bulunan m, 2m ve 3m kütleli cisimlere sırasıyla 3F, 2F ve F kuvvetleri etki ettiğinde kuvvetlerin yaptığı işler sırasıyla W1, W2 ve W3 oluyor. Buna göre, bu işler arasındaki ilişki nedir? A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve II C) Yalnız III E) I ve III 146 4. Ünite : Enerji / İş, Enerji ve Güç A) W3 < W2 < W1 B) W1 < W2 < W3 C) W1 < W2 = W3 D) W1 = W2 = W3 E) W2 = W3 < W1 Kazanım Değerlendirme Testi - 1 7. 11. Şekildeki düzeneklerde K C)F1 > F3 > F2 D)F1 > F2 > F3 oranı kaçtır? A) WI < WIIl < WII olduğuna göre, kuvvetlerin büyüklükleri arasındaki ilişki nedir? B)F3 > F2 > F1 K nin gücü PK, L nin güPK cü PL olduğuna göre, PL Kütleleri sırasıyla m, 2m ve 3m olan cisimler sürtünmesi önemsiz yatay düzlemde F1, F2 ve F3 kuvvetlerinin etkisinde 5 m çekildiğinde yapılan işler sırasıyla WI, WII ve WIII oluyor. A)F2 > F3 > F1 ve L motorları m ve 2m kütleli cisimleri sabit hızlarla 5h ve 2h yüksekliklerine sırasıyla 2t ve t sürede çıkartıyor. 2 4 3 1 5 B) C) D) E) 5 5 8 2 8 E) F1 > F2 = F3 12. 5 kg kütleli cismi sabit hızla 10 m yüksekliğe çe- ken bir adamın cisim üzerine yaptığı iş kaç joule dür? (g = 10 m/s2) Gücü 1000 kW olan bir alet 1 saatte kaç joule lük enerji tüketir? A) 36 ⋅ 108 D) 6 ⋅ 105 9. B) 6 ⋅ 108 C) 36 ⋅ 105 E) 36 ⋅ 103 A) 250 © Coşku Yayınları 8. 10. C) 1800 D) 2100 A) Enerji 14. C) Güç E) Hız K, L, M asansörleri, tabloda verilen ağırlıkları, belirtilen yüksekliklere, belirtilen sürelerde çıkartıyor. Kütleleri m, 2m, 3m olan K, L, N cisimleri sürtünmesiz yatay düzlemde eşit F kuvvetleriyle sırasıyla xK, xL, xN kadar çekilince yapılan işler eşit oluyor. Buna göre; xK, xL, xN arasındaki ilişki nedir? Asansörlerin güçleri sırasıyla PK, PL, PM olduğuna göre, bunlar arasındaki ilişki nedir? A)xK = xL = xN B)xK > xL > xN A) PL = PM > PK B) PM > PL > PK C)xN = xL > xK D)xK = xN > xL C) PL > PM > PK D) PM > PK = PL 1-D B) İş D) Verim E) 500 E) 2400 D) 450 me aktarılan fiziksel değerine ne denir? Motorun gücü 1200 W olduğuna göre, yükün ağırlığı kaç N dur? B) 180 C) 400 13. Kuvvet ile yolun çarpımının birim zamanda cis- Bir motor bir yükü 8 m yüksekliğe sabit hızla 12 s de çıkarabilmektedir. A) 18 B) 300 2-D 3-C 4-A 5-C 6-A E) PK = PL = PM E) xL > xK = xN 7-A 8-A 9-C 10-A 11-E 12-E 13-C 14-A 4. Ünite : Enerji / İş, Enerji ve Güç 147 BÖLÜM 2 MEKANİK ENERJİ Kazanım 9.4.2.1 Mekanik enerji kavramını, kinetik ve potansiyel enerji kavramları ile ilişkilendirerek açıklar. Kinetik Enerji Hareketten dolayı sahip olunan enerjidir. Başka bir ifade ile, hareket hâlindeki cisimlerin hızlarından dolayı sahip oldukları enerjiye kinetik enerji denir. Durgun hâldeki cisimlerin kinetik enerjileri yoktur. Uçan kuşların, koşan atın, hareket halindeki uçağın kinetik enerjisi vardır. Kinetik enerji, cisimlerin kütle ve hızına bağlıdır. Kütlesi m, hızı(hareketliliğini gösteren büyüklük) v olan cismin kinetik enerjisi, 1 Eşit hızlarla hareket eden cisimlerden kütlesi büyük olan cismin kinetik enerjisi daha büyük, kütlesi küçük olanın kinetik enerjisi daha küçüktür. m ⋅ v2 Hareket eden araçların, yürüyen ya da koşan insanların, akan suyun, uçan kuşların, pistten kalkan ya da piste iniş yapan uçağın, yuvarlanan topun, yağan yağmurun, hedefe doğru giden okun, kaymakta olan sporcunun, kıyıya vuran deniz dalgalarının, denizde yük taşıyan gemilerin, gölde yüzen ördeğin kinetik enerjisi vardır. © Coşku Yayınları EK = 2 matematiksel bağıntısı ile Kinetik Enerji Kütle Hýz hesaplanır. SI birim sisteEK m v minde kütle; metre/saniye Joule (J) Kilogram (kg) kg, hız; m/s (m/s) alınır. Bu durumda enerji birimi kg.m2/s2 olur. Bu da joule (J) e eşittir. Şekilde uçağın hem kütlesi, hem de hızı arabanınkinden büyük olduğu için uçağın kinetik enerjisi daha büyüktür. Eğer hızlarının eşit olduğunu düşünsek, bu durumda da uçağın kütlesi daha büyük olduğu için kinetik enerjisi daha büyük olacaktır. Örnek 6 Bir cismin hızı arttıkça kinetik ener jisi de artar. Azalırsa kinetik enerjisi de azalır. Hızı iki katına çıkan cismin kinetik enerjisi dört katına çıkarken, hızı yarıya inen cismin kinetik enerjisi dörtte birine iner. Kütlesi 2 kg olan cismin; hızı 1 m/s iken kinetik enerjisi 1 J, hızı 2 m/s iken kinetik enerjisi 4 J, hızı 3 m/s iken kinetik enerjisi 9 J’dür. Bu değerler grafikte şekildeki gibi gös- terilebilir. Yukarıda verilen resimlerin hangisinde hareket enerjisi yoktur? A) I 148 4. Ünite : Enerji / Mekanik Enerji B) II C) III D) IV E) V Çözüm Çözüm Enerji, iş yapabilme yeteneğidir. Hareket hâlinde olantüm varlıklarda enerji vardır. Ancak duran ve poz veren çocuğun hareket enerjisi yoktur. Dolayısı ile I. resimdeki poz veren çocuk için hareket enerjisinden bahsedilemez. Kinetik enerji EK = 1 ( m ⋅ v 2 ) bağıntısı ile hesaplanır. 2 Soruda verilen değerlere göre, cisimlerin kinetik enerjileri; Cevap A E1 = 1 m ⋅ ( 2 v )2 = 4 E ise 2 E2 = 1 2 m ⋅ ( 2 v )2 = 8 E 2 E3 = 1 2 m ⋅ ( v )2 = 2 E olur . 2 Dolayısı ile kinetik enerjiler arasındaki ilişki Sıra Sizde - 9 E3 < E1 < E2 şeklindedir. Cevap B Örnek 8 © Coşku Yayınları A) Yalnız taşın B) Yalnız elmanın Şekildeki gibi yatay düzlemde v hızıyla ilerleyen 2m kütleli S cisminin kinetik enerjisi 100 J ise, 2v hızıyla ilerleyen m kütleli R cisminin kinetik enerjisi kaç J dür? C) Taşın ve elmanın D) Taşın ve topacın A) 50 Yukarıdakilerden hangilerinin kinetik enerjisi vardır? B) 100 C) 150 D) 200 E) 400 E) Elmanın ve topacın Çözüm S cisminin kinetik enerjisini formülden yazalım. EK S = 1 ⋅ 2 m ⋅ v2 2 EK S = mv 2 = 100 J Örnek 7 Sürtünmesi önemsiz düz bir yolda m, 2m ve 2m kütleli cisimler 2v, 2v ve v hızları ile hareket ediyor. Cisimlerin kinetik enerjileri sırasıyla E1, E2 ve E3 olduğuna göre, bunlar arasındaki ilişki nedir? Bu durumda R cisminin kinetik enerjisi; EK R = 1 m ⋅ ( 2 v )2 2 EK R = 1 m ⋅ 4 v2 2 EK R = 2 mv 2 olur . A)E1 < E2 < E3 B)E3 < E1 < E2 (mv2 = 100 J olduğundan) C)E1 = E2 < E3 D)E1 < E2 = E3 2mv2 = 200 J olur. E) E1 < E3 < E2 Cevap D 4. Ünite : Enerji / Mekanik Enerji 149 Yer Çekimi Potansiyel Enerjisi Sıra Sizde - 10 Potansiyel enerji cisimlerin konumlarından dolayı sahip oldukları ya da maddelerin bünyelerinde sakladıkları enerjidir. 4m ve m kütle li K ve L cisim leri sürtünme siz yatay düzlemde şekildeki gibi vK ve vL hızlarıyla hareket ediyor. Yere göre belirli yüksekliklerde olan cisimlerin yer çekim potansiyel enerjisi vardır. Cisimlerin kinetik enerjileri eşit olduğuna göre, vK / vL oranı kaçtır? A) 1 1 1 B) C) 4 3 2 D) 1 E) 2 Havadaki bulutların, dalında duran meyvenin, uçurumun kenarındaki taşın, masa üzerindeki vazonun, duvardaki tablonun, tavana asılmış avizenin, havadaki paraşütçünün, barajlarda toplanan suyun, uçak içindeki yolcuların, uçan kuşların yere göre potansiyel enerjileri vardır. Örnek 9 Yer çekimi potansiyel enerjisi cismin kütlesine, yerden yüksekliğine ve ortamın çekim ivmesine bağlıdır. Çekim Kütle ve hızlarının grafikleri şekildeki gibi olan K, L, M araçlarının kinetik enerjileri sırasıyla EK, EL ve EM olduğuna göre, bunlar arasındaki ilişki nedir? A)EK < EL < EM B)EL < EM < EK C)EK = EL < EM D)EK < EL = EM E) EK < EM < EL Çözüm Kinetik enerji bağıntısında cisimlerin grafiklerde verilen kütle ve hız değerleri yerine konulur. K için EK = 1 2m.(2v)2 = 4mv2 2 L için EL = 1 2m.(v)2 = mv2 2 M için EM = 1 m.(2v)2 = 2mv2 2 EP = m ⋅ g ⋅ h bağıntısı ile hesaplanır. Kütle birimi kilogram (kg), çekim ivmesinin birimi (N/kg), yükseklik birimi metre (m) olarak alınırsa, potansiyel enerji birimi joule (J) olur. Bağıntıdaki mg cismin ağırlığıdır. Yerden yüksekliği artan ya da çekim ivmesinin daha büyük olduğu ortamlardaki cisimlerin potansiyel enerjileri artar. Yerden yüksekliği azalan ya da çekim ivmesinin daha küçük olduğu yerlerdeki cisimlerin potansiyel enerjisi azalır. Yerden eşit yükseklikteki cisimlerden kütlesi büyük olan cismin potansiyel enerjisi daha büyük, kütlesi küçük olan cismin potansiyel enerjisi daha küçüktür. Dolayısıyla EL < EM < EK dir. Cevap B Örnek 10 Sıra Sizde - 11 Süratleri ve kütleleri tabloda verilen K, L, M, N araçlarından hangi ikisinin kinetik enerjisi eşittir? ivmesinin g olduğu bir ortamda yerden h kadar yüksekte olan m kütleli bir cismin yer çekimi potansiyel enerjisi, © Coşku Yayınları Kütleleri 2m, 2m ve m olan cisimler bir evin tabanından h, 2h ve 2h yükseklikte asılı olarak durmaktadır. Cisimlerin evin tabanına göre potansiyel enerjileri sırasıyla E1, E2 ve E3 olduğuna göre, bunlar arasındaki ilişki nedir? A) K ve L B) K ve M A)E1 < E2 = E3 B)E3 < E2 < E1 C) K ve N D) L ve M C)E1 = E3 < E2 D)E1 = E2 = E3 E) L ve N 150 4. Ünite : Enerji / Mekanik Enerji E) E1 < E3 < E2 Mekanik Enerji Çözüm Cisimlerin kinetik enerjileri ile yer çekimi potansiyel enerjilerinin toplamına mekanik enerji denir. Potansiyel enerji EP = m ⋅ g ⋅ h bağıntısı ile hesaplanır. Soruda verilen değerlere göre, cisimlerin potansiyel enerjileri; Yani EK; kinetik enerji, EP; potansiyel enerji olmak üzere E1= 2m ⋅g ⋅ h= 2E ise E2= 2m ⋅ g ⋅ 2h= 4E, E3= m ⋅ g ⋅ 2h= 2E olur. E1 = E3 < E2 şeklindedir. Örnek 11 1 2 B) 1 C) 3 5 D) 2 E) 2 2 Çözüm Potansiyel enerjinin EP = m ⋅ g ⋅ h eşitliği ile hesaplandığını biliyoruz. Cisimlerin potansiyel enerjileri: © Coşku Yayınları A) Mekanik enerji = dir. 1 m.v2 + m.g.h 2 Mesela hava sürtünmesinin önemsenmediği ortamda belirli bir yükseklikten serbest bırakılan bir cisim şekildeki gibi P ve R noktalarından geçiyor olsun. Bu durumda cismin P noktasındaki kinetik enerjisi ile potansiyel enerjisinin toplamı, cismin R noktasındaki kinetik enerjisi ile potansiyel enerjisinin toplamına eşittir. Cisim P den R ye gelirken potansiyel enerji azalır, kinetik enerji artar ve bu iki enerjinin toplamı sabit kalır. Cevap C E Buna göre, X oranı kaçtır? EY Mekanik enerji = EK + EP dir. Sürtünmelerin önemsenmediği ortamda bir cisme dışarıdan bir kuvvet uygulanmıyorsa (ağırlık kuvveti hariç) bu cisimlerin mekanik enerjileri sabittir. Dolayısı ile potansiyel enerjiler arasındaki ilişki Kütleleri ve yerden yükseklikleri verilen X ve Y cisimlerinin potansiyel enerjileri E X ve EY dir. Aynı durum sürtünmenin önemsiz olduğu eğik düzlem için de geçerlidir. Eğik düzlemin üst kısmın dan serbest bırakılan cisim de P ve R noktaların dan geçer. P den R ye hızlanır, kinetik enerjisi artar, potansiyel enerjisi azalır. P ve R noktalarındaki mekanik enerjileri ise eşittir. EP = 2m ⋅ g ⋅ 3h = 6m ⋅ g ⋅ h X EP = m ⋅ g ⋅ 4h = 4m ⋅ g ⋅ h olarak bulunur. Y Buradan, EPX 6 3 = = dir. 4 2 EPY Sürtünmelerin önemsenmediği bir ortamda bir taş düşey yukarı atılıyor ve KLM yolunu izliyor. Sıra Sizde - 12 Şekildeki konumlarda duran 2m, 4m, 3m kütleli K, L, P cisimlerinin yere göre potansiyel enerjileri arasındaki ilişki nedir? Buna göre, A)EL > EK > EP B)EP > EL > EK C)EK > EL > EP D)EL = EK > EP E) EL > EP > EK I. Taşın L noktasındaki toplam enerjisi M noktasındaki yere göre potansiyel enerjisine eşittir. Örnek 12 Cevap C II. Cismin K noktasındaki kinetik enerjisi, M noktasındaki potansiyel enerjisine eşittir. III. Cismin L noktasında; çıkarken ve inerken kinetik enerjileri eşittir. yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I B) I ve II D) II ve III C) I ve III E) I, II ve III 4. Ünite : Enerji / Mekanik Enerji 151 İş ile Enerji Arasındaki İlişki Çözüm Kuvvet uygulanarak bir cis me kinetik enerji kazandırılı yorsa, kuvvetin yaptığı net iş, kinetik enerji değişimine eşittir. Durmakta olan cisim yatay ve sabit olan F kuvveti ile ∆x kadar itilerek hız kazandırıldığında, kuvvetin yaptığı iş, cismin kazandığı kinetik enerjiye eşit olur. Sürtünmeler önemsenmediğinden dolayı cismin hareketi sırasında mekanik enerjisi sabittir. K den 100 joule lük kinetik enerjiyle atılmış olsun, M noktasında kinetik enerjisi olmayacağından dolayı M de 100 joule lük potansiyel enerjisi olur. L noktasında da yüksekliğinden dolayı 40 joule lük potansiyel enerjisi varsa, gerek çıkarken gerekse inerken 60 joule lük kinetik enerjisi olur. W = EK Cevap E F ⋅ ∆x = 1 m ⋅ v2 2 Sürtünmesi önemsiz ortamda, yerde duran bir cisim düşey doğrultuda uygulanan kuvvet ile h kadar yükseltilirse, kuvvetin yaptığı iş, cismin potansiyel enerjisi ile h yüksekliğinde sahip olduğu kinetik enerjinin toplamına eşit olur. Sıra Sizde - 13 I. Cismin mekanik enerjisi değişmemiştir. II. Cismin hızı artmıştır. III. Potansiyel enerjisi azalmıştır. F ⋅ h = mg ⋅ h + 1 m ⋅ v2 2 dir . yargılarından hangileri doğrudur? B) Yalnız II D) II ve III © Coşku Yayınları Buna göre; cisim L noktasına gelirken; W = EP + EK Sürtünmelerin önemsenmediği ortamda K noktasından serbest bırakılan cisim L noktasından geçiyor. A) Yalnız I dir. C) I ve II E) I, II ve III Sürtünmesi önemsiz düzeneklerde bir cismin mekanik enerjisi (kinetik enerji ile yer çekimi potansiyel enerjisinin toplamı) sabittir. Sürtünmesi önemsiz düzeneklerde bir cisim üzerine bir iş yapılıyorsa cismin mekanik enerjisi yapılan iş kadar artar. Sıra Sizde - 14 K, L, M, N, P cisimlerinin kiKinetik Potansiyel netik ve yer çekimi potansi- Cisim Enerji (J) Enerji (J) yel enerjileri tablodaki gibi75 100 K dir. 50 L 100 Buna göre; mekanik enerjisi en büyük olan cisim hangisidir? A) K B) L C) M M N 150 50 100 150 P 75 100 D) N 152 4. Ünite : Enerji / Mekanik Enerji E) P Örnek 13 Sürtünmesi önemsiz eğik düzlemin alt ucunda durmakta olan cisme eğik düzleme paralel ve sabit olan 10 N lik kuvvet 2 m yol boyunca uygulanıyor. Cismin bu yol sonundaki kinetik enerjisi 6 joule olduğuna göre, cismin kazandığı potansiyel enerji kaç J’dür? A) 2 B) 6 C) 12 D) 14 E) 20 Çözüm Çözüm Cismin ilk mekanik enerjisi sıfır olduğu için yapılan iş cismin son mekanik enerjisine eşit olur. Cisimlerin kazanacağı kinetik enerjiler, cisimler üzerine yapılan işlere eşit olacaktır. Kuvvetin yaptığı iş W = F ⋅ ∆x bağıntısı ile hesaplanır. Kuvvetin yaptığı iş W = F ⋅ ∆x bağıntısı ile hesaplanır. W = 10 ⋅ 2 = 20 joule dür. İki cisim için de kuvvetler ve alınan yollar eşit olduğu için iki cismin de x yolu sonundaki kinetik enerjileri eşit olacaktır. Dolayısıyla 2m kütleli cismin enerjisi de E olur. Cisim 20 J mekanik enerji kazanmıştır. Bunun 6 J’ü kinetik enerji olduğuna göre, 14 J’ü potansiyel enerjidir. Cisimlerin kinetik enerjileri Cevap D E= 1 m.v2 bağıntısı ile hesaplanır. 2 m kütleli için E = m.v2/2 2m kütleli için E = 2m.(vı)2/2 Bağıntıların sağ tarafları eşitlenerek vı =v/ñ2 Sıra Sizde - 15 Cevap B bulunur. Sıra Sizde - 16 Cisim L noktasından E kinetik enerjisiyle geçtiğine göre, M noktasından kaç E kinetik enerji ile geçer? Yerde duran cisme düşey yukarı F kuvveti uygulandığında cisim K noktasından E kinetik enerjisiyle geçiyor. A) 5 B) 4 C) 3 D) 2 E) 1 © Coşku Yayınları Sürtünmesi önemsiz yatay düzlemin K noktasında duran cisme yatay F kuvveti uygulanıyor. Buna göre, cisim L noktasından kaç E lik kinetik enerjiyle geçer? B) 3 A) 2 C) 4 D) 5 E) 6 Örnek 14 Kütleleri m ve 2m olan cisimler sürtünmesi önemsiz yatay düzlemde durmaktadır. Cisimlere eşit yatay F kuvvetleri uygulanıyor. Sıra Sizde - 17 Kütleleri m1 ve m2 olan cisimleri yerden alarak şekildeki gibi asmak için yapılan en az işler birbirine eşittir. Buna göre, m1 oranı kaçtır? m2 x yolu sonunda m kütleli cismin kinetik enerjisi E, hızı v olduğuna göre, x yolu sonunda 2m kütleli cismin kinetik enerjisi ve hızı nedir? A) E, v B) E, v/ñ2 D) E, 2v C) Eñ2 , v E) 2E, 2v A) 1 4 B) 1 3 C) 1 2 D) 2 3 4. Ünite : Enerji / Mekanik Enerji E) 3 4 153 Kazanım Pekiştirme - 4 Aşağıdaki cümlelerde bırakılan boşluklara uygun olan sözcükleri yazınız. 1. Bir cismin hızından dolayı sahip olduğu enerjiye 9. Yüksekte olan cismin potansiyel enerjisi her zaman daha büyüktür. 10. Bir cisme yer çekimi potansiyel enerjisi kazandırmak için, yer çekimine karşı iş yapmak gerekir. 11. Bir cismin kinetik ve potansiyel enerjilerinin toplamına mekanik enerji denir. 12. Sürtünmeli korunur. 13. Mekanik enerjinin korunduğu düzeneklerde kinetik ve potansiyel enerjilerin toplamı sabittir. ......................... enerji denir. 2. Kinetik enerji ......................... bir büyüklüktür. 3. Kinetik enerjinin birimi ......................... dür. 4. Bir cismin kinetik enerjisi, cismin kütlesine ve ......................... bağlıdır. sistemlerde mekanik enerji 5. Hızı artan cismin kinetik enerjisi de .................... 6. Bir cisme etkiyen net kuvvetin yaptığı iş cismin kinetik enerjisindeki ..................... eşittir. Kazanım Pekiştirme - 6 7. Potansiyel enerjinin birimi ...................... dür. 8. Çekim potansiyel enerjisi cismin kütlesine ve ......................... bağlıdır. Aşağıdaki resimlerde verilenleri ilgili enerji türleri ile eşleştiriniz. 9. Bir cismin kinetik ve potansiyel enerjilerinin toplamı10.Sisteme dışarıdan bir kuvvet etki etmedikçe mekanik enerji ......................... 11.Sürtünmeli sistemlerin mekanik enerjisi ............... © Coşku Yayınları na ......................... enerji denir. Kazanım Pekiştirme - 5 Aşağıdaki cümleleri doğru - yanlış olarak değerlendiriniz. 1. Hızı artan cismin kinetik enerjisi de artar. 2. Hareket hâlindeki cisimlerden kütlesi büyük olanın kinetik enerjisi her zaman daha fazladır. 3. Sabit hızla hareket eden cismin kütle kaybetmesi kinetik enerjisini etkilemez. 4. Cisme etkiyen net kuvvet sabit ise kinetik enerji de sabittir. 5. Sabit bir kuvvetin etkisindeki cismin kinetik enerjisi azalabilir. 6. Sürtünmesiz ortamda durmakta olan bir cisme net kuvvet uygulandığında cismin kinetik enerjisi artar. 7. Bir cismin yüksekliği arttıkça potansiyel ener- jisi de artar. 8. Aynı yükseklikteki cisimlerin potansiyel enerjileri her zaman eşit olur. 154 4. Ünite : Enerji / Mekanik Enerji Kazanım Değerlendirme Testi - 2 1. 4. Aşağıdakilerden hangisinin hem kinetik enerjisi hem de yere göre potansiyel enerjisi vardır? l. Cismin hızını azaltmak. ll. Cismin kütlesini artırmak. lll. Cismi bulunduğu yerden daha yüksek bir yere koymak. A) Dalında duran elma B) Dalından düşmekte olan elma Yukarıda verilenlerden hangileri yapılarak bir cismin kinetik enerjisi artırılabilir? C) Yatay düzlemde yuvarlanmakta olan top D) Duvarda asılı duran tablo A) Yalnız I E) Bir pakete geçirilmiş gergin paket lastiği 2. 5. Sürtünmesi önemsiz düzlemin K noktasında duran X cismi, yatay F kuvvetiyle L noktasına kadar itiliyor. Buna göre, X cisminin L noktasındaki kinetik enerjisi; III. F kuvvetinin büyüklüğü, niceliklerinden hangilerine bağlı değildir? A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve II C) Yalnız IlI E) II ve III K ve L cisimleri özdeştir. K nin yere göre potansiyel enerjisi, L nin v hızıyla hareket ederkenki kinetik enerjisine eşittir. h 6. 2v D) v2 h E) v2 2h C)EY = EX > EZ D)EX = EY = EZ E) EX > EY > EZ C) h ⋅ v 2 v2 h B)EX > EZ > EY A)EX > EY = EZ B) 2 Kütleleri sırasıyla 2m, m ve m olan X, Y, Z cisimleri tavana şekildeki gibi asılarak dengelenmiştir. Buna göre, aşağıda ki bağıntılardan hangisi yer çekim ivmesini verir? A) E) II ya da lll Cisimlerin yere göre potansiyel enerjileri sırasıyla EX, EY, EZ olduğuna göre, bunlar arasındaki ilişki nedir? © Coşku Yayınları I. Cismin kütlesi, II. K - L arası uzaklık, 3. D) I ya da III C) I ya da ll B) Yalnız II Sürtünmesi önemsenmeyen ortamda T noktasından v hızıyla geçen cisim şekildeki yolu izleyerek hareket ediyor. Cismin kinetik enerjisi K, P, L, M ve N noktalarının hangisinden geçerken en büyük olur? A) K B) L C) M D) N 4. Ünite : Enerji / Mekanik Enerji E) P 155 Kazanım Değerlendirme Testi - 2 7. 10. K ve L cisimleri sürtünmesiz yatay düzlemde v ve 2v hızlarıyla hareket ediyor. Cisimlerin kinetik enerjileri eşit olduğuna göre, K nin kütlesi L nin kütlesinin kaç katıdır? 1 A) 2 8. B) 2 C) 3 D) 4 E) 6 Sürtünmesi önemsiz I, II, III düzeneklerinin K noktalarında durmakta olan özdeş cisimler yola paralel eşit büyüklükteki F kuvvetleriyle L noktalarına kadar çekiliyor. Yapılan iş; cisme aktarılan toplam enerjiye eşit olduğuna göre, hangi düzeneklerde cisim en az ve en fazla kinetik enerji kazanmıştır? En az En fazla A) II III Şekildeki sürtünmesiz yolun K noktasından serbest bırakılan cisim L, M, N noktalarından geçiyor. B) I III C) II I Cisim bu noktaların hangilerinde en büyük potansiyel ve en büyük kinetik enerjiye sahiptir? D) III II E) I II Potansiyel © Coşku Yayınları Kinetik A) K L B) K N C) L M D) M L E) M N 11. Şekildeki düzenekte K ve L cisimleri S1 ve S2 ipleriyle şekildeki gibi dengelenmiştir. S1 ipindeki gerilme kuvveti S2 deki gerilme kuvvetinin iki katına eşittir. 9. A) 1 1 B) 4 2 C) 1 12. Buna göre, bu işler arasındaki ilişki nedir? (Basamaklar eşit yüksekliktedir.) A)EZ > EY > EX B)EY = EZ > EX C)EY > EZ > EX D)EX = EY = EZ 156 4. Ünite : Enerji / Mekanik Enerji D) 2 E) 3 E) EY > EX = EZ Kütleleri m, 2m ve 3m olan X, Y, Z cisimlerini şekildeki gibi 1., 2., ve 1. basamaklara çıkarmak için yapılan en az iş sırasıyla EX, EY, EZ dir. K cisminin yer çekimi potansiyel enerjisi E olduğuna göre, L nin yer çekimi potansiyel enerjisi kaç E dir? Sürtünmesi önemsenmeyen yatay düzlem üzerindeki 1 kg kütleli cisme F kuvveti uygulandığında hızı 10 m/s den 20 m/s ye çıkıyor. Cisme 10 m boyunca uygulanan F kuvvetinin büyüklüğü kaç N dur? A) 5 B) 10 C) 15 D) 20 E) 25 Kazanım Değerlendirme Testi - 2 13. E 15. Dikdörtgenler prizması şeklindeki türdeş cisimlerin yere göre potansiyel enerjisi, cismin yüksekliği ile doğru orantılıdır. C)Elll < El < Ell D)El < Ell < Elll Cisimlerin kinetik enerjileri sırasıyla EK, EL, EM olduğuna göre, bunlar arasındaki ilişki nedir? Buna göre, bu enerjiler arasındaki ilişki nedir? B)Elll < Ell < El K, L, M cisimlerinin kütle ve hız grafikleri şekildeki gibidir. Boyutları a, 2a, 5a kadar olan türdeş dikdörtgen prizma, yere şekildeki l, ll, lll biçimlerinde konulduğunda yere göre potansiyel enerjisi sırasıyla El, Ell ve Elll oluyor. A)El = Ell = Elll A)EK > EL > EM B)EK = EL > EM C)EK > EL = EM D)EK = EL = EM E) EM > EL > EK E) El < Ell = Elll 16. 14. Resimde veri- len sürtünmesi önemsiz ortamdaki araba aynı büyüklükte yatay kuvvetler ile cisimleri AB yolu boyunca çekmektedir. © Coşku Yayınları Özdeş K, L, M cisimlerine eşit büyüklükteki F kuvvetleri yatay, eğik ve düşey olarak uygulanıyor. Cisimler başlangıçta durgun haldeyken x kadar yol aldırıldığında kinetik enerjileri sırasıyla EK, EL, EM oluyor. Cisimlerin kinetik enerjileri sırasıyla EK, EL, EM olduğuna göre, bunlar arasındaki ilişki nedir? A)EK > EL > EM B)EK = EL > EM C)EK > EL = EM D)EK = EL = EM Arabanın cisimlere kazandırdığı kinetik enerjilerin I, II ve III teki sütun grafiği aşağıdakilerden hangisidir? 17. Şekildeki eğik düz- lemin K noktasından v hızıyla atılan cisim L noktasına kadar çıkıp orada duruyor. E) EM > EL > EK Buna göre, cismin K - L arasındaki hareketi sırasında, I. Kinetik II. Potansiyel III. Mekanik enerjilerinden hangileri azalmıştır? A) Yalnız I 1-B 2-A 3-E 4-B 5-B 6-B 7-D 8-B 9-C 10-A 11-B B) Yalnız III D) I ve III 12-C 13-D 14-B C) I ve ll E) I, II ve lll 15-A 16-A 17-D 4. Ünite : Enerji / Mekanik Enerji 157 BÖLÜM 3 ENERJİNİN KORUNUMU, ENERJİ DÖNÜŞÜMLERİ ve VERİM Gerilmiş bir lastiğin, Kazanım Kurulmuş bir saat yayının da potansiyel enerjisi vardır. 9.4.3.1 Enerji korunumunu, aktarımını açıklar ve enerjinin bir türden diğerine dönüşebileceği çıkarımı yapar. Ok yayı çekilerek gerilir. Bu sırada yay üzerinde iş yapılır. Bu iş, yayda esneklik potansiyel enerjisi olarak depolanır. 9.4.3.2 Canlıların besinlerden kazandıkları enerji ile günlük aktiviteler için harcadıkları enerjiyi karşılaştırır. Sporcu yayı bıraktığında yayda depo edilmiş potansiyel enerji oka aktarılır ve ok harekete geçer. Enerji Çeşitleri Enerji türlerinden bazıları şunlardır. 1. Kinetik enerji 2. Potansiyel enerji 3. Elektrik enerjisi 4. Ses enerjisi 5. Isı enerjisi 6. Kimyasal enerji 7. Güneş enerjisi 9. Kütle enerjisi 10.Elektromanyetik Radyasyon 11.Biyokütle enerjisi 12.Rüzgâr enerjisi Örnek 15 © Coşku Yayınları 8. Nükleer enerji Şimdi bunların bazılarını kısaca açıklayalım Potansiyel Enerji Kinetik enerji ve yer çekimi potansiyel enerjisini ve bunlara bağlı mekanik enerjiyi bundan önceki bölümde incelemiştik. Fakat “potansiyel enerji”, yer çekimi potansiyel enerjisi ile sınırlı değildir. Esneklik potansiyel enerjisi de bunlardan biridir. Aşağıdaki gibi sıkıştırılan yayın ucunda duran bir cisim olsun. Yay serbest bırakıldığında cismi ileri doğru iter, yani cisim üzerinde iş yapar. Yukarıdaki durumların hangilerinde potansiyel enerji depolanmıştır? A) Yalnız I B) I ve II D) II ve III C) I ve III E) I, II ve III Çözüm O hâlde sıkıştırılan yay, serbest bırakıldığında iş yapma yeteneğine sahiptir. Yay gibi esnek cisimlerde depolanan bu enerjiye, esneklik potansiyel enerjisi adı verilir. Sıkıştırılmış bir yayın, Esnek cisimler üzerinde gerilme ya da sıkıştırma durumlarında esneklik potansiyel enerjiler depolanır. Buna göre, şekildeki I, II ve III durumlarının üçünde de yay ve lastik üzerinde esneklik potansiyel enerjisi depolanmıştır. Gergin bir yayın, 158 4. Ünite : Enerji / Enerjinin Korunumu, Enerji Dönüşümleri ve Verim Cevap E Ses Enerjisi Güneş Enerjisi Ses, dalgalar şeklinde etrafa yayılır. Bu nedenle ses dalgalarının enerjileri vardır ve ses dalgalarının üretilebilmesi için de enerji gerekir. Örneğin bir radyonun hoparlörü, elektrik enerjisini titreşimlerle ses enerjisine dönüştürür. Sesin enerjisi belirli bir değerden fazla ise insan kulağına zarar verebilir. Güneş enerjisi, Güneşin çekirdeğinde yer alan füzyon süreci ile açığa çıkan ışıma enerjisidir. Güneşteki hidrojen gazının helyuma dönüşmesi şeklindeki füzyon sürecinden kaynaklanır. Güneş çevreye zararsız, Dünyanın tükenmeyen en güçlü ve temiz enerji kaynağıdır. Isı Enerjisi Nükleer Enerji Cisimleri meydana getiren çok küçük tanecikler devamlı titreşim halindedirler. Titreşimlerin artması cismin ısı enerjisinin artması demektir. Bir çaydanlık ocağın üstüne konularak ısıtılmaya başlandığında, doğalgazın yanmasıyla açığa çıkan enerji çaydanlığa oradan da çaydanlıktaki suya aktarılır. Bu enerjiyi alan su taneciklerinin titreşim enerjileri artar ve su ısınmış olur. Atomun çekirdeğinde meydana gelen değişiklikler sonucu açığa çıkan enerjidir. Güneşin ve tüm yıldızların yaydığı enerji, yapılarındaki atom çekirdeklerinde meydana gelen birleşme ve ayrışmalar sonucu açığa çıkan ve uzaya yayılan enerjidir. Günümüzde kurulan atom santrallerinde de nükleer enerji elde edilmektedir. © Coşku Yayınları Kütle Enerjisi Kimyasal Enerji Bir kimyasal tepkime sonucu ortaya çıkan enerji türüdür. Benzin, mazot, kömür, doğalgaz, odun gibi yakıtların yanmasıyla açığa çıkan enerji bu türdendir. Örneğin; vücudumuzun besinlerden aldığı enerji, besinlerin kimyasal reaksiyonlar sonucu yakılmasıyla elde edilen kimyasal enerjidir. Mercek yardımıyla güneş ışığını bir noktada toplayıp, bir kağıt parçasını tutuşturmak mümkündür. Burada enerji yoğunlaşması sözkonusudur. Peki, enerji çok daha fazla yoğunlaştığında ne olur? Einstein’e göre enerji eşittir kütledir. Öyleyse enerji yeteri derecede yoğunlaştığında maddeye dönüşür. Ya da bir maddenin enerjisini yeterli oranda arttırdığımızda o maddenin kütlesi enerjiye dönüşür. Elektromanyetik Radyasyon Elektrik Enerjisi Hareket halindeki elektrik yüklerinin sahip olduğu enerjidir. Elektrik akımı da denilen yüklerin hareketi sayesinde birçok elektrikli cihaz çalışır. Elektrikli cihazlar elektrik enerjisini kullanarak ısı, ışık ve hareket enerjisi elde edilir. Elektromanyetik dalgalar enerjiye sahiptirler. Çarptıkları yüzeylere enerjilerini aktarabilirler. Işık ta bir elektromanyetik dalgadır ve enerjiye sahiptir. En büyük ışık kaynağımız ve dolayısıyla enerji kaynağımız Güneştir. Elektromanyetik radyasyon (ışıma) yoluyla Dünyamıza ulaşan ışık, enerjisini çarptığı cisimlere aktarır. Elektromanyetik dalgaların taşıdığı enerji, frekansları ile doğru orantılıdır. Farklı enerjili elektromanyetik dalgaların farklı kullanım alanları vardır. Örneğin mikrodalga adı verilen elektromanyetik dalgalar kullanılarak mikrodalga fırınlarda yiyecekler çok kısa sürede ısıtılır. Işık enerjisi, elekrik yüklerinin titreşmesiyle oluşur. 4. Ünite : Enerji / Enerjinin Korunumu, Enerji Dönüşümleri ve Verim 159 Ses titreşimleri gibi ışık titreşimleri de enerji iletirler. Fakat ışık enerjisinin iletilmesi için bir ortama ihtiyacı yoktur. Işık enerjisi boşlukta da yayılabilir. Gerilen yayın oku fırlatmasında yayın esneklik potansiyel enerjisi hareket ettirdiği oka, kinetik enerji olarak aktarılır. Tramplende zıplayan çocuklar tramplendeki esneklik potansiyel enerjisini alarak kinetik ve yerçekimi potansiyel enerjisine dönüştürürler. Daha yüksek enerjili elektromanyetik dalgalar mikroorganizmaları yok etmeleri nedeniyle tıbbi cihazların dezenfeksiyonunda kullanılır. Şekilde ısıtıcı olarak kullanılan cihaz elektrik enerjisini ısı enerjisi olarak yaydığı gibi, aynı zamanda ışık enerjisi olarak da yaymaktadır. ENERJİ DÖNÜŞÜMLERİ El fenerinin ışık enerjisi, pildeki kimyasal enerjinin ışık enerjisine dönüşmesiyle sağlanır. Benzer şekilde arabalardaki aküler de araba farını yakar. Sporcuların aldığı gıdaların kimyasal enerjisi hareket sırasında mekanik ve ısı enerjisine dönüşür. Bir çok enerji çeşidi mevcut hâlleri ile değil, değişik dönüşümler sağlanarak kullanılır. Teknoloji ürünü olan makinelerin çalışabilmesi için kimyasal ya da elektrik enerjisinin bir kısmı iş yapmak için makinenin özelliğine göre dönüşüme uğratılır. Bir kısmı bu dönüşüm sırasında ısı, ses ve diğer enerjiler olarak açığa çıkar. © Coşku Yayınları Günlük hayatta karşılaştığımız bir çok olay enerji açısından incelendiğinde, enerjinin bir türden diğerine dönüştüğünü görürüz. Güneş’ten gelen enerjiler Dünyada birçok enerjiye dönüştürülür. Dönüşen bu enerjiler toplamı Güneşten gelen enerjiler toplamına eşittir. Dünya oluşundan günümüze kadar sürekli Güneşten enerji almaktadır. Dünya bir taraftan enerji alırken, diğer taraftan evrene enerji vermekte, fazla enerjisini kaybetmektedir. Elektrikle çalışan birçok araç, aracın yapısı ve işlevine göre farklı farklı enerjileri dönüştürerek insanlığın istifadesine sunulmuştur. Dünya ile evren arasında bir enerji alışverişi vardır. Bu enerji alışverişi çeşitli sebeplerden dolayı engellenirse, küresel ısınma ve iklim değişimleri ile bunların sonucunda ortaya çıkacak doğal afetler meydana gelecektir. Bu ise Dünyanın ekolojik dengesinin bozulması ve önü alınamayacak bir sona doğru gidilmesi demektir. Yaşantımızı sürdürebilmemizde Güneş en önemli enerji kaynağıdır. Güneş enerjisi ile birlikte, fosil yakıtlar, rüzgâr, gelgit, jeotermal enerjisi gibi enerji kaynakları insanların ihtiyaçlarını karşılamak için diğer enerji türlerine dönüştürülerek kullanılır. Günlük hayatımızın tamamında enerji harcayarak faaliyetlerimizi gerçekleştiririz. Harcanan enerjilerin fiziksel anlamda iş yapabilmesi için mutlaka başka bir enerji çeşidine dönüştürülmesi gerekir. Arabalardaki kimyasal ya da elektriksel enerji iş esnasında mekanik ve ısı enerjisine dönüştürülür. Barajlardaki durgun suyun enerjisi türbinleri döndürmek için kinetik enerji olarak kullanılır. Türbinler vasıtasıyla da elektrik enerjisi elde edilir. Bu elektrik enerjisi trafolarla kullanım alanlarına oradanda evlerimizdeki prizlere kadar taşınır. Günlük hayatta kullandığımız ütü, mikser, saç kurutma makinesi, traş makinesi, tost makinesi vb cihazlar elektrik enerjisini cihazın özelliğine göre değişik enerjilere dönüştürür. Her dönüşümde mutlaka enerji kaybı olur. 160 4. Ünite : Enerji / Enerjinin Korunumu, Enerji Dönüşümleri ve Verim Dengeli beslenme nedir? Enerjinin bir türden diğerine dönüşmesi enerjinin kullanım alanına göre değişir. Enerjiyi bir türden diğerine dönüştürerek enerjinin kullanım alanları genişletilebilir. Bununla birlikte enerji bir yerden diğer bir yere iletilebilir. Motorların ürettiği enerji bağlantı parçaları aracılığı ile mekanik sistemlere iletilir. Bunun sonucunda hareket gerçekleşir. İnsanların hareket edebilme esasına dayalı, gerekli fiziki aktiviteleri yerine getirebilme, büyüme, gelişme ve bunların temelinde; hayatımızı devam adına enerjiye gerek duyarız. Gerekli olan bu enerjiyi ve besin öğelerinin her birini yeterli miktarlarda sağlayacak olan gıdaların, besleyici değerlerini yitirmeden, sağlık bozucu duruma getirmeden en ekonomik şekilde almaya ve vücutta kullanmaya sağlıklı beslenme denir. Dengeli beslenmek; ruh ve beden sağlığı için çok önemlidir. Dengeli beslenme besin ihtiyaçlarının belirlenmesi ve alınan besinlerin sağlayacağı enerji göz önünde bulundurularak sağlanabilir. Yatay düzlemde bulunan sıkıştırılmış bir yayın önüne cisim konulduğunda, yayın esneklik potansiyel enerjisi cisme kinetik enerji olarak aktarılır. Cismin kinetik enerjisine dönüşür. Ortam sürtünmeleri ve başka nedenlerden dolayıda cismin kazandığı kinetik enerji ısı ve diğer enerjilere dönüşür. Besin öğeleri vücudun gereksinmesi düzeyinde alınmazsa yeterli enerji oluşamadığı; vücut dokuları yapılamadığından yetersiz beslenme durumu meydana gelir. Yiyecekler kimyasal enerjilere sahiptir. Bu kimyasal enerjiyi alan sporcular aldığı enerjiyi ısı ve kinetik enerji gibi değişik enerjilere dönüştürür. Güneş enerjisinin vücudumuzdaki enerjiye dönüşümü Barajlardaki suyun potansiyel enerjisi önce kinetik enerjiye dönüştürülür. Kinetik enerji ise jeneratörler vasıtasıyla elektrik enerjisine dönüştürülür. Yüksek bir yerden atlayan bir sporcunun potansiyel enerjisinin bir kısmı kinetik enerjiye, bir kısmı da ısı enerjisine dönüşür. Elektrik enerjisi, bir ısıtıcıda ısı ve ışık enerjisine; bir vantilatörde ve çamaşır makinesinde hareket ve ısı enerjisine, radyo ve teypte ses enerjisine dönüştürülür. © Coşku Yayınları Güneşten gelen ışık enerjisi fotosentez olayı yolu ile besinlerdeki şekere ve değişik vitaminlere dönüşür. İnsan yeterince yemesine karşın, biyolojik etkenler, yanlış tüketim, yanlış pişirme yöntemleri nedeni ile bu besin öğelerinin bazılarını alamayabilir. Bu durumda o besin öğesinin vücut çalışmasındaki işlevi yerine getirilmediğinden yine sağlık bozulmuş olur. Bu durum da dengesiz beslenmeyi oluşturur. Sağlıklı bir yaşam sürdürmek için, alınan enerji ile harcanan enerjinin dengede tutulması gerekmektedir. Günlük alınan enejjinin harcanan enerjiden fazla olması durumunda, harcanamayan enerji vucutta yağ olarak depolanmakta ve obezite oluşumuna neden olmaktadır. Obezite; besinlerle alınan enerjinin (kalori) harcanan enerjiden fazla olması ve fazla enerjinin vücutta yağ olarak depolanması (%20 veya daha fazla) sonucu ortaya çıkan, yaşam kalitesini ve süresini olumsuz yönde etkileyen bir hastalık olarak kabul edilmektedir. Dünya Sağlık Örgütü (DSÖ) tarafından da obezite, sağlığı bozacak ölçüde vücutta aşırı yağ birikmesi olarak tanımlanmıştır. Günümüz teknolojisindeki gelişmeler, yaşamı kolaylaştırmakla birlikte, günlük hareketleri önemli ölçüde sınırlamıştır. Bu durum ise obeziteyi tetikleyen en önemli faktördür. 4. Ünite : Enerji / Enerjinin Korunumu, Enerji Dönüşümleri ve Verim 161 Günlük Aktiviteler ve Vücut İçin Gerekli Enerji Vücudun temel fonksiyonlarını devam ettirebilmesi için bir günde belirli miktarda besin alınmalıdır. Alınacak besin miktarı her bünye için farklı olacaktır. Bu miktar dinlenme anında vücudun kalori harcama hızına bakılarak ölçülür ve kişiden kişiye değişiklik gösterir. Yemek yeme, uyuma, temizlenme ve benzeri faaliyetler sırasında vücudumuz devamlı enerji harcar. Metabolizma hızının kilo alıp vermede önemli etkisi var. Metabolizma hızı ne kadar düşükse, kilolu olma ihtimali de o kadar yüksektir. Eğer metabolizma hızlıysa vücut gerekli enerji sağlamak için daha hızlı besin yakar. Bu nedenle düzenli egzersizle metabolizmayı hızlandırmak ve vücut fonksiyonlarının daha mükemmel olmasını sağlamak sağlıklı yaşam için gereklidir. Vücut ağırlığı ve metabolizma hızı arttıkça, belli etkinlikler sırasında yakılan kalori miktarı daha yüksek olabilir. Aşağıda bazı gıdaların yaklaşık kalori değerleri verilmiştir. Aşağıda 80 kg kütleli bir erkeğin bazı aktivitelerde harcadığı yaklaşık kalori değerleri belirtilmiştir. ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ ­ 162 4. Ünite : Enerji / Enerjinin Korunumu, Enerji Dönüşümleri ve Verim Sürtünmeden Kaynaklanan Enerji Kaybı Örnek 16 Hareket eden araba Iþýk veren ampul Sürtünmenin olduğu yerde mutlaka enerji kaybı vardır. Bu kayıp ısı enerjisi olarak ortaya çıkar. Bu kayıp enerji makinelerde verimliliği düşüren bir durumdur. Benzin, dizel ya da LPG ile çalışan arabaların yakıt enerjisi kimyasal enerjidir. Bu kimyasal enerji motor vasıtasıyla ısıya ve hareket enerjisine bir kısmı da ses enerjisine dönüştürülür. Arabanın frenine basılarak durdurulduğunda hareket enerjisi tekerleklerin sürtünmesinden dolayı ısı, ses ve dumana dönüşür. Kayan çocuk Yaydan fýrlamýþ ok Çalýþan elektrikli mikser Yukarıdaki enerji dönüşümlerinin hangisinde açığa çıkan enerji diğerlerininkinden farklıdır? A) I B) II C) III D) IV E) V Çözüm II de elektrik enerjisi ışık enerjisine dönüşmüştür. III te yükseklik potansiyel enerjisi kinetik enerjiye dönüşmüştür. IV te esneklik potansiyel enerjisi oku hareket ettirmiş ve kinetik enerjiye dönüşmüştür. V te elektrik enerjisi hareket (kinetik) enerjisine dönüşmüştür. I, III, IV ve V te açığa çıkan enerjiler kinetik enerjiyken II de açığa çıkan enerji ışık enerjisidir. Cevap B Sıra Sizde - 18 © Coşku Yayınları I de kimyasal enerjiye sahip yakıt, arabayı hareket ettirmiş ve hareket (kinetik) enerjisine dönüşmüştür. Araç motorlarında, motorun mekanik aksamına aktarılan kinetik enerjinin bir kısmı sürtünmeden dolayı ısıya dönüşür ve motoru ısıtır. İş makinelerinde sürtünmeyi azaltacak parçalar olsa bile azda olsa makinenin harcadığı enerjinin bir kısmı ısıya dönüşür. Bu arada makineyi çalıştıran motorda ısıya dönüşen enerjiler olur. Dolayısı ile makinelerde ve motorlarda harcanan enerjilerin tamamı istenildiği şekliyle kullanılmaz. Sadece amaç dışı farklı bir enerjiye dönüşür. Enerji korunumu olarak bakıldığında, ilk enerjinin dönüşen ve aktarılan enerjilerin toplamına eşit olduğu görülür Sürtünmeli yatay bir ortamda v1 hızıyla atılan ci sim yavaşlar ve � bir süre sonra durur. Dolayısıyla cismin sahip olduğu kinetik enerji ısıya dönüşür. Bu ısıya dönüşen enerji iki yoldan bulunur: 1. Cismin ilk ve son durumdaki E1 ve E2 kinetik enerji değerleri biliniyorsa, ısıya dönüşen enerji kinetik enerjiler arasındaki farka eşittir. Bu fark büyük değerden küçük değer çıkartılarak bulunur. Sırıkla yüksek atlamadaki enerji dönüşümleri aşağıdakilerden hangisindeki gibi sıralanır? Eısı = ∆E = E1 – E2 dir. 2. İlk ve son durumdaki enerjiler bilinmiyor, fakat sürtünme kuvveti ile cismin yer değiştirmesi biliniyorsa, ısıya dönüşen enerji sürtünme kuvvetinin yaptığı işe eşittir. A) Kinetik enerji → Esneklik potansiyel enerjisi → Yükseklik potansiyel enerjisi B) Esneklik potansiyel enerjisi → Kinetik enerji → yükseklik potansiyel enerjisi Eısı = Fs ⋅ ∆x tir. C) Yükseklik potansiyel enerjisi → Esneklik potansiyel enerjisi → Kinetik enerji D) Kinetik enerji → Yükseklik potansiyel enerjisi → Esneklik potansiyel enerjisi E) Yükseklik potansiyel enerjisi → Kinetik enerji → Esneklik potansiyel enerjisi 4. Ünite : Enerji / Enerjinin Korunumu, Enerji Dönüşümleri ve Verim 163 Enerjinin Korunumu Örnek 17 Enerji kaybolmaz ancak bir türden başka bir türe dönüşür. En büyük sistem olan evrende, toplam enerji miktarı daima sabittir. Evrenin içindeki tüm sistemler ile Dünya arasında, Dünya’nın içinde bulunan sistemler ile diğer sistemler arasında da enerji aktarımı vardır. Sürtünmeli düz bir yolda durmakta olan cisme yatay ve sabit olan 8 N lik kuvvet 200 cm yol boyunca uygulanıyor. Bir sistemdeki toplam enerji değişik enerjilere dönüşse bile, dönüşen enerjiler toplamına ya da son enerjinin ilk enerjiye eşit olmasına enerjinin korunumu denir. Ortamın sürtünmeli olması durumunda ısı, ses ve ışığa dönüşen enerjiler ile son durumda sahip olunan enerjilerin toplamı ilk enerjiye her zaman eşittir. A) 2 Cismin bu yol sonundaki kinetik enerjisi 6 joule olduğuna göre, cisme etki eden sürtünme kuvveti kaç N dur? W = F.x Sürtünme kuvvetinin yaptığı iş ise; W = F ⋅ ∆x W = 8 ⋅ 2 = 16 joule dür. Ancak soruda cismin kinetik enerjisinin 6 joule olduğu verildiğine göre, kayıp olan yani ısıya dönüşen enerji 16 – 6 = 10 joule dür. Bu enerji sürtünmeye harcanan enerjiye ya da sürtünme kuvvetinin yaptığı işe eşittir. Buradan, Fs ⋅ ∆x = 10 Fs ⋅ 2 = 10 WS = FS.x olur. Burada cisim üzerine yapılan toplam iş ise bu iki işin farkına eşittir. Yani net kuvvetin yaptığı işe eşittir. Fs = 5 N dur. Sıra Sizde - 19 K noktasından 50 J lük kinetik enerjiyle atılan cisim L noktasından 40 J lük kinetik enerji ile geçiyor. K - L arası uzaklık 2 m olduğuna göre, cisme K L arasında etki eden sürtünme kuvveti kaç N dur? A) 5 B) 4 C) 3 D) 2 E) 1 Sıra Sizde - 20 Sürtünmeye harcanan enerji sürtünme kuvvetinin yaptığı işe eşittir. ⇒ Cevap D Şekildeki düzenekte cisimle yatay düzlem arasındaki sürtünme kuvveti FS iken cisim yatay F kuvveti ile x kadar çekilmiş olsun. Bu durumda F kuvvetinin yaptığı iş; E) 6 Kuvvetin yaptığı iş W = F ⋅ ∆x bağıntısı ile hesaplanır. Soruda verilen değerlere göre, yapılan bu iş; D) 5 Yapılan net iş cismin kinetik enerjisine eşittir. © Coşku Yayınları Isıya dönüşen, diğer ifadeyle sürtünmeye harcanan enerji sürtünme kuvvetinin yaptığı işe eşittir. C) 4 Çözüm Enerjinin korunumu ile mekanik enerjinin korunması genellikle karıştırılır. Enerji korunumuna göre enerji yok edilemez, ancak başka enerji türlerine dönüşebilir. Mekanik enerji cismin kinetik enerjisi ile cismin potansiyel enerjisinin toplamıdır. Dolayısı ile mekanik enerji her zaman korunmaz. Sürtünmeli ortamda bulunan bütün cisimlerin mekanik enerjileri sürtünme etkisi ile ısıya dönüşür. Ayrıca cisme etki eden net kuvvet sıfırdan farklı ise cismin mekanik enerjisi artar ya da azalır. Sürtünmenin olmadığı mekanik bir sistem tasarlamak oldukça zordur. Makinelerde hareketli parçalar birbiri ile temas halinde olduğu için aralarında sürtünme kuvveti oluşur. Sürtünme kuvvetinin olduğu yerde mutlaka ısı enerjisi açığa çıkar. Hareketli sistemlerde ısı açığa çıkması istenilmeyen bir durumdur. Açığa çıkan ısı kadar cismin mekanik enerjisinde azalma olur. B) 3 Düşey kesiti şekildeki gibi olan düzenekte K noktasından serbest bırakılan 0,5 kg kütleli cisim L noktasında duruyor. Buna göre, sürtünmeye harcanan enerji kaç J dür? (g = 10 m/s2) A) 5 164 4. Ünite : Enerji / Enerjinin Korunumu, Enerji Dönüşümleri ve Verim B) 10 C) 15 D) 20 E) 25 Enerji Verimliliği Kazanım Tüketilen enerjinin, üretimdeki miktar ve kaliteyi düşürmeden, ekonomik kalkınmayı ve sosyal refahı engellemeden en aza indirilmesine enerji verimliliği denir. 9.4.4.1 Verim kavramını açıklar ve teknolojideki uygulamalarla ilişkilendirir. Enerji kayıplarını önlemek, çeşitli atıkların geri kazanımı ve değerlendirilmesi sağlamak, ileri teknoloji ile üretimi düşürmeden enerji talebini azaltması, daha verimli enerji kaynakları, gelişmiş endüstriyel süreçler, enerji geri kazanımları gibi etkinliği artırıcı önlemlerin bütünü de enerji verimliliği olarak tarif edilebilir. Verim Verim, araçlarda yapılan iş ile harcanan enerji arasındaki ilişkiyi belirleyen niceliktir. Yapılan işin harcanan enerjiye oranına verim denir. Sürtünmeden kaynaklanan enerji kaybını en aza indirgeyen araçların verimleri yüksektir. Yapılan tanıma göre verim, Verim = Yapýlan iþ Harcanan enerji matematiksel bağıntısı ile hesaplanır. Bir araç 100 joule lük enerji harcayıp 25 joule iş yapabiliyorsa, bu aracın verimi % 25 tir. Amaç dışı harcanan enerji ise 75 jouledir. Dizel araçların motorlarının verimi % 35 tir. Bu durum, motora verilen her 100 joule lük enerjinin 65 joule ü amaç dışı harcanırken, 35 joule ü ile iş yapılıyor demektir. Araçların verimi sürekli aynı değerde olmaz. Zamanla değişik sebeplerden dolayı kayıplar oluşur ve verimi azalır. Hiç bir zaman bir makineye verilen enerji ile makineden alınan iş aynı değildir. Kompakt ampullerde elektrik enerjisinin % 5 i ışığa, % 95 i ısıya dönüşürken tasarruflu ampullerde elektriğin % 20 si ışığa, % 80 i ısıya dönüşür. © Coşku Yayınları Enerji verimliliğinde en önemli faktör enerji tasarrufudur. Enerjinin az kullanılması, iki ampulden birinin söndürülmesi, muslukların kısılması şeklinde örneklendirilebilecek olan enerji tasarrufu, enerji atıklarının değerlendirilmesi ve mevcut enerji kayıplarının önlenmesi yoluyla tüketilen enerji miktarının, kalite ve performansı düşürmeden en aza indirilmesidir. Enerji tasarrufu; enerji tasarrufu yapılan ev, araba ve diğer son teknolojileri kullanmak, alışkanlıkları ve günlük davranışları enerjiyi daha verimli kullanacak biçimde düzenlemek şeklinde olabilirken, dolaylı olarak da enerji tasarrufu; mevcut malların daha uzun süre kullanılmasını sağlayarak yeni malların üretimini azaltmak; enerji tüketimini en aza indirecek biçimde yerleşim yerlerini düzenlemek, enerjiyi daha az tüketen teknolojiler kullanmak, ekonomide doğrudan materyal tüketiminin olmadığı etkinliklere geçiş yaparak sağlanabilir. Enerji, hayatımızın vazgeçilmezidir. Enerji; ışık, ısı, ulaşım ve diğer araçlar için yakıt demektir. Dünya nüfusunun ve buna bağlı olarak ihtiyaç duyulan enerjinin artması, enerji tedarikimizin güvenliği ve fosil yakıtlardan elde edilen enerjinin, çevre üzerindeki etkisi konularını her zaman olduğundan daha fazla düşünmemizi gerektirmektedir. Artık hepimiz enerjinin üretim ve tüketim şeklini değiştirmeye başlamadığımız takdirde geri dönüşü olmayan bir çevre kriziyle karşı karşıya olduğumuzu anlamış bulunmaktayız; bunun anlamı, gelecekte yenilenebilir enerji kaynaklarını çok daha fazla kullanmamız ve enerji verimliliğine daha fazla odaklanmamız gerektiğidir. Enerjinin akıllıca kullanılması konusunda bilinçlenmek için daha yapılacak çok şeyin olduğu da bir gerçektir. Hem tüketicilerin hem de sosyal alanda söz sahibi olan kişilerin, sürdürülebilir enerji üretimi ve kullanımı konusunda ikna edilmeleri gerekmektedir. Enerjinin verimli kullanımının sağlanmasında en temel gösterge enerji yoğunluğunun yani kişi başına enerji tüketiminin düşürülmesidir. Enerji Verimliliğini Arttırmaya Yönelik Çalışmalar Evlerdeki enerji tüketiminin en büyük kısmı mekân ısıtılması için harcanmaktadır. Isıtmaya harcanan enerjiden tasarruf etmek için iç ortam 4. Ünite : Enerji / Enerjinin Korunumu, Enerji Dönüşümleri ve Verim 165 ısısının ortamda muhafaza edilmesi gereklidir. Bunun için, binanın çok iyi yalıtılmış olması gerekmektedir. Binanın yalıtılması ile %50’ye varan oranlarda enerji tasarrufu yapmak mümkündür. Çözüm Verim, yapılan işin harcanan enerjiye oranıdır. Verimin bulunabilmesi için makinede harcanan enerji ile makinenin yaptığı işin bilinmesi gerekir. Makinede amaç dışı enerji kaybı 150 joule olduğuna göre, makinenin yaptığı iş, 600 – 150 = 450 joule dir. Ülkemizde tüketilen toplam elektrik enerjisi içinde aydınlatmanın payı % 20 civarındadır. Aydınlatmada enerji tasarrufu için öncelikle düşük verimli ışık kaynakları yerine yüksek verimli ışık kaynakları kullanılmalıdır. Örneğin klasik bir ampulü az enerji kullanan bir ampulle değiştirmek enerji tüketimini % 80 civarında azaltabilmektedir. Türkiye’de tüketilen enerjinin yaklaşık % 20’si ulaştırma sektöründe kullanılmaktadır. Ulaştırma sektöründeki enerji sorunu, şehir planlamacılığı, toplu taşımacılığın payının artırılması gibi uzun vadeli çözümlerle giderilebilir. Gelişmiş ülkelerdeki toplu taşıma düzeyine ulaşılabilmesi için konunun bir bütün halinde ele alınması gerekmektedir. Örnek 18 Bir makineye 600 joule lük enerji verildiğinde makinede amaç dışı 150 joule lük kayıp oluyor. B) 60 C) 75 D) 80 450 3 = = 0,75 tir. 600 4 Bu ise % 75 verim demektir. Cevap C Sıra Sizde - 21 Verimi % 75 olan bir vinç 5000 N ağırlığındaki yükü sabit hızla 30 m yüksekliğe çıkartıyor. Buna göre, vincin harcadığı enerji kaç joule dür? A) 1,5 ⋅ 104 B) 2 ⋅ 104 D) 2 ⋅ 105 C) 105 E) 5 ⋅ 105 Örnek 19 Şekildeki düzenekte dinamo, E enerjisi harcayarak X yükünü sabit hızla h yüksekliğine çıkartıyor. Dinamonun verimi %75 olduğuna göre, X cismi kaç E kadar potansiyel enerji kazanmıştır? A) 1 1 B) 4 2 C) 3 4 D) 4 5 E) 2 Çözüm Dinamonun verimi % 75 olduğu için dinamonun enerjisinin % 25 i kayıp (sürtünmeye harcamış), % 75 i de X cismine potansiyel enerji kazandırmıştır. (Cisim sabit hızla hareket ettiği için kinetik enerji kazanmadığına dikkat ediniz.) E enerjisinin % 75 i; Buna göre, makinenin verimi yüzde kaçtır? A) 50 Verim = © Coşku Yayınları Evlerimizde kullandığımız elektrikli ev aletlerinde verimli olanlar kullanılarak elektrik faturalarında azalma sağlanabilir. Enerji verimliliği ile ilgili etiketlerde bu verim; yüksek olandan düşük olana doğru A, B, C, D... ile harflendirilmiştir. Verimli aletlerin fiyatları benzer modellerinden pahalı olabilir. Bununla birlikte verimli aletlerin satın alınması esnasında ödenen fiyat farkı daha sonra elektrik faturalarındaki düşüş ile kullanıcıya geri ödenir. Buradan makinenin verimi; E) 90 166 4. Ünite : Enerji / Enerjinin Korunumu, Enerji Dönüşümleri ve Verim E ⋅ 75 3 = E olur. 100 4 Cevap C Kazanım Pekiştirme - 7 Kazanım Pekiştirme - 9 Aşağıdaki cümlelerde bırakılan boşluklara uygun olan sözcükleri yazınız. Doğalgaz ile çalışan bir elektrik santralinden elde edilen 1. Sistemlerin kendilerine özgü metodlarla depolaya- yor. Yediği besinle futbol oynuyor. Bu işlemler sırasın- 2. Sıkıştırılmış bir yayda, esneklik ........................ ener- Buna göre enerjileri elde ediliş sırasına göre sıra- elektrik ile çalışan bir fırında pişen yemeği bir çocuk yidaki enerji çeşitleri aşağıda verilmiştir. bildikleri enerjiye ..................... enerji denir. jisi depolanır. layınız. 3. Bir mum yakıldığı zaman ......................... enerji ısı ve ışık enerjisine dönüşür. 4. Bir elektrik devresindeki elektrik akımının sahip olduğu enerjiye ..................... enerjisi denir. 5. Atom çekirdeğinde saklı olan enerjiye ................... Elektrik direði enerji denir. 6. Dünya, Güneş’ten ................ ve ................ enerjisi Doðal gaz Elektrik türbini Futbol oynayan çocuklar Fýrýnda yemek piþirme Termik santral alır. 7. Sürtünme kuvvetinin yaptığı iş sürtünen yüzeylerin 8. Bir sistemin ürettiği enerjinin (yaptığı iş), harcadığı enerjiye oranına ......................... denir. 9. İdeal sistemlerin verimi % .......... dür. © Coşku Yayınları ......................... neden olur. Kazanım Pekiştirme - 10 Kazanım Pekiştirme - 8 1. Mekanik enerjiyi azaltan sebep 2. Bir potansiyel enerji çeşidi Aşağıdaki cümleleri doğru - yanlış olarak değerlendiriniz. 3. Yapılan işin harcanan enerjiye oranı 4. Enerji verimliliğindeki en önemli faktör 5. En büyük enerji kaynağı 1. Besin maddelerinin atomlarını birbirine bağlayan bağlarda kimyasal enerji depo edilmiştir. 6. Sağlıksız beslenme sonucu şişmanlama hastalığı 7. İşin başı ...... . En dikkat etmemiz gerekli olan 2. Sürtünmesiz yatay düzlemde sıkıştırılmış yayın önüne bir cisim konulduğunda yaydaki potansiyel enerji cismin kinetik enerjisine dönüşür. 3. Sürtünmeli ortamda sabit hızla aşağı düşmekte olan bir cismin mekanik enerjisi değişmez. 4. Bir sistemdeki enerji bir türden başka bir türe dönüşebilir. 5. Sürtünmeli sistemlerde toplam enerjideki eksilme ısı olarak açığa çıkar. 6. Bir sistem harcadığı enerjiden fazlasını üretebilir. 4. Ünite : Enerji / Enerjinin Korunumu, Enerji Dönüşümleri ve Verim 167 Kazanım Değerlendirme Testi - 3 1. 4. Aşağıdakilerden hangisi enerji ile ilgili bir terim içermez? B) Yol A) İş Barajda biriktirilen suyun bir enerji kaynağı olarak kullanılması ve elektrik enerjisine dönüştürülmesiyle ilgili; C) Güç D) Verim I. Yenilenebilir enerji kaynağından faydalanılmıştır. E) Isı II. Potansiyel enerji, elektrik enerjisine dönüştürülmüştür. III. Maliyeti düşük enerji kaynağı kullanılmıştır. yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I 2. B) Yalnız II D) I ve II C) Yalnız III E) II ve III 5. Yukarıdaki şekillerde kullanılan ve dönüştürülen enerjiler bakımından; I. 1 ve 4 te kullanılan enerjiler aynı tür enerjidir. II. 1 ve 2 de açığa çıkan enerjiler aynı türdür. III. 2 ve 3 te kullanılan enerjiler aynı tür enerjidir. Buna göre, I. K ve L nin yaptıkları işler eşittir. © Coşku Yayınları K motoru 50 kg kütleli cismi 20 saniyede, L motoru da 100 kg kütleli cismi 10 saniyede aynı yüksekliğe çıkarabiliyor. II. K nin gücü L nin gücünden küçüktür. III. L nin verimi K nin veriminden yüksektir. yargılarından hangileri kesinlikle doğrudur? A) Yalnız I IV. 1, 2, 3 ve 4 te ikişer çeşit, aynı tür enerji açığa çıkar. B) Yalnız II D) I ve III C) Yalnız III E) II ve III yargılarından hangileri doğrudur? B) I ve III A) I ve II D) II, III ve IV C) II ve IV E) I, II, III ve IV 6. 3. I. Çikolata ve şekerin insan vücuduna verdiği enerji Daldaki L elması, düşmekte olan M elması, yerdeki N elması için aşağıdaki yargılardan hangisi yanlıştır? II. Suyun kaynatılarak sıcak buhara dönüştürülmesi III. Fırınların yakılarak demiri eritecek sıcaklığa ulaştırılması Yukarıda verilenlerin hangilerinde mekanik enerjiye dönüşebilecek durum meydana gelebilir? A) Yalnız I D) I ve III B) Yalnız II E) Yalnız III C) I ve II A) L elmasının yüksekliğinden dolayı enerjisi vardır. B) Düşmekte olan M nin hareket enerjisi vardır. C) N nin hareket enerjisi yoktur. D) Elmaları yiyen çocuk enerji kazanır. E) M elmasının hareket enerjisi azalmaktadır. 168 4. Ünite : Enerji / Enerjinin Korunumu, Enerji Dönüşümleri ve Verim Kazanım Değerlendirme Testi - 3 7. 9. Şekildeki düzenekte cisme 10 N luk sürtünme kuvveti etki etmektedir. Cisim, 50 N luk yatay kuvvetle 10 m çekildiğinde kaç joule lük kinetik enerji kazanır? A) 300 B) 400 C) 500 D) 600 E) 800 Masa üzerinden yatay fırlatılan tenis topu şekildeki yörüngeyi izleyerek hareket ediyor. Buna göre, cisimle ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır? 10. Şekildeki ci sim 40 N luk kuvvetle 2 m çekildiğinde yapılan net iş 60 J olduğuna göre, cisme etki eden sürtünme kuvveti kaç N dur? A) Tenis topunun mekanik enerjisi giderek azalmıştır. B) Topun ilk atıldığı K noktasındaki toplam enerjisi L deki toplam enerjisine eşittir. C) Topun L deki potansiyel enerjisi, M deki potansiyel enerjisinden büyüktür. D) Topun N deki kinetik enerijisi, M deki potansiyel enerjisinden büyüktür. B) 20 A) 25 C) 15 D) 10 E) 5 © Coşku Yayınları E) Topun P deki kinetik enerjisi N deki kinetik enerjisinden büyüktür. 8. 11. K noktasında dur- A) 3 Barajdan itibaren evdeki ampulde kullanılan enerjiye kadar enerji dönüşümleri aşağıdaki hangi sıraya göre gerçekleşir? (Sürtünmeler önemsenmeyecek) II. Gücünün büyük olmasıdır. yargılarından hangileri kesinlikle doğrudur? A) Yalnız I E) Elektrik enerjisi → Işık enerjisi → Hareket enerjisi → Potansiyel enerji 6-E E) 12 III. Daha pahalı olmasıdır. D) Işık enerjisi → Elektrik enerjisi → Potansiyel enerji → Hareket enerjisi 5-B D) 8 I. Veriminin daha yüksek olmasıdır. C) Elektrik enerjisi → Potansiyel enerji → Hareket enerjisi → Işık enerjisi 4-D C) 6 fı bir buzdolabından farkı, B) Potansiyel enerji → Hareket enerjisi → Elektrik enerjisi → Işık enerjisi 3-C B) 5 12. A sınıfı bir buzdolabının B sını- A) Hareket enerjisi → Potansiyel enerji → Elektrik enerjisi → Işık enerjisi 2-E Cismin L noktasındaki kinetik enerjisi 30 joule olduğuna göre, ısıya dönüşen (sürtünmeye harcanan) enerji kaç joule dür? 1-B makta olan cisme yatay F = 12 N luk kuvvet uygulanılarak cisim L noktasına kadar çekiliyor. 7-B 8-B 9-B 10-D 11-C B) Yalnız II D) I ve III C) I ve II E) II ve III 12-A 4. Ünite : Enerji / Enerjinin Korunumu, Enerji Dönüşümleri ve Verim 169 BÖLÜM 4 ENERJİ KAYNAKLARI 1. Su Enerjisi Kazanım Yenilenebilir enerji kaynaklarının başında su enerjisi geliyor. Temel olarak nehirlere karışan yağmur suyu ya da eriyen kar, su enerjisine dönüştürülebilir. Buna en iyi örnek barajlardır. Su toplama havzalarında bırakılan su akar ve türbinleri döndürür, bu türbinlere bağlı olan jeneratörlerde elektrik üretir. Baraj inşa edildikten sonra, hidroelektrik enerjisi, maliyeti düşük olan bir enerji yöntemidir. 9.4.5.1 Yenilenebilir ve yenilenemez enerji kaynaklarının avantaj ve dezavantajlarını toplum, teknoloji ve çevre faktörlerini göz önünde bulundurarak karşılaştırır ve sunar. Enerji Kaynakları İş yapabilmek için enerjiye ihtiyaç vardır. İnsanoğlu, hayatın başlangıcından itibaren ekonomik ve sosyal gelişimini sürdürebilmek için enerjiye ihtiyaç duymuştur. Enerjiye olan bağımlılık teknolojik gelişme ister olsun isterse olmasın, sürekli devam etmektedir. İlk günlerden günümüze kadar insanlar bir çok enerji kaynağına ihtiyaç duymuş ve bu ihtiyaçları giderebilmek için alternatif enerji kaynaklarına baş vurmuştur. Çevre kirliliğine neden olmaz ya da yakıt fiyatları karşısında zayıf değildir. Ancak yakın doğal ortam ya da çevrede yaşayanlar üzerindeki etkileri açısından eleştirilebilir. 2003 yılında, hidroelektrik enerjisi sayesinde dünyanın enerji ihtiyacının yaklaşık yüzde 16 sı karşılanıyordu. Norveç, enerji ihtiyacının yüzde 99 unu hidroelektrik santrallerden karşılıyor. Teknolojik ürünlerin birçoğu yapılarına bağlı olarak gerekli enerjiyi elektrikten ya da petrol ürünlerinden alırlar. Dünyada petrol haricinde daha bir çok enerji kaynakları da bulunmaktadır. Enerji kaynaklarını Yenilenebilir enerji ve Yenilenemez enerji diye iki gruba ayırabiliriz. © Coşku Yayınları Birçok ülke geleceğini planlarken enerji üretimi ve tüketimini dikkate almaktadır. Her ülke kendi kalkınma koşullarına göre uygun enerji programları geliştirmektedir. 2.Rüzgâr Enerjisi Rüzgâr enerjisi, fosil yakıtlara nazaran elektriğin birimi başına daha pahalıya gelse de, hidroelektriğin ardından en verimli ikinci yenilenebilir enerji kaynağıdır. Rüzgâr enerjisinde başı Avrupa çekiyor. Yenilenebilir Enerji Kaynakları Kullandıkça rezervleri tükenmeyen kaynaklara yenilenebilir enerji kaynakları denir. Bunlardan bazıları, 1. Su Enerjisi 5. Biyo (Organik) Yakıt 2. Rüzgâr Enerjisi 6. Jeotermal Enerji 3. Güneş Enerjisi 7. Okyanus Enerjisi 4. Dalga ve Gelgit Enerjisi 8. Hidrojen Enerjisi dir. Rüzgâr türbinleri kule şeklinde ve genellikle iki ya da üç kanatlıdır. Çapı metrelerce olabilir, kirliliğe neden olmaz ve monte etmesi kolaydır. Kıyıda ya da açıkta bulunabilir ancak üretim rüzgâra bağlıdır. Bazıları rüzgâr türbinlerini, manzarayı bozduğu gerekçesiyle eleştirir. 3. Güneş Enerjisi Sera etkisine yol açan gazlar üretip kirlilik oluşturmayan, temiz, yenilenebilir enerji kaynağıdır. Fotovoltaik (PV) hücreler yardımıyla gün ışığı doğrudan elektriğe çevrilir. 170 4. Ünite : Enerji / Enerji Kaynakları 6.Jeotermal Enerji Fotovoltaik paneller, pek çok ülkede ev ve işyerlerinin çatılarına monte edilebilmektedir. Jeotermal enerji, Dünya’nın kilometrelerce altındaki merkezinde, erimiş kayalardan oluşan mağmadan gelen ısıyı kullanıyor. Bu ısı ya kuyular açılarak ya da yüzeye yakın yerlerdeki su kaynakları ya da kayalardan elde edilir. Dünyada tüketilen enerjinin sadece yüzde 0,4 ü bu yolla elde ediliyor. Örneğin İzlanda da sıcak jeotermal sular, ısıtma amacıyla kullanılmak amacıyla doğrudan binalara pompalanır. Jeotermal enerji doğrudan ya da dolaylı olarak ABD, Filipinler, İtalya, Meksika, Endonezya, Japonya ve Yeni Zelanda gibi pek çok ülkede kullanılıyor. Ayrıca Güneş enerjisi ile çalışan araçlar üretilmektedir. Başta Almanya ve ABD olmak üzere, pek çok ülkede de daha büyük ölçekte daha geniş kitlelerin kullanımına uygun sistemler inşa edilmektedir. Güneş enerjisi üretimi, yenilenebilir enerji kaynakları arasında maliyeti belki de en yüksek olanıdır. Yerel amaçlı kullanım dışında da ekonomik bir yöntem olmasa da maliyeti giderek düşmeye başlamış durumdadır. Üstelik, sistem bir kez kurulduğunda, enerji kaynağından bedava yararlanılabiliyor. Alternatif olarak gün ışığı doğrudan suyun ısıtılmasında kullanılıyor. “Jeotermal Enerjinin Kullanım amaçlı değerlendirilmesi, İnsanoğlunun Doğal Yaşam Sürecinin Devamını Sağlar” 4. Dalga ve Gelgit Enerjisi Bu enerjinin geliştirilmesi maliyetli bir iş olduğundan, yakın gelecekte alışıldık enerji kaynaklarıyla mali açıdan yarışacak bir aşamaya gelmesi şimdilik mümkün görünmüyor. ABD Enerji Bakanlığı’nın verilerine göre, dünyanın tüm sahillerinde oluşan dalga enerjisi toplandığında, 2 ilâ 3 milyon megawatt enerji açığa çıkıyor. © Coşku Yayınları Okyanuslar, henüz kullanılmamış büyük bir enerji kaynağıdır. Dalga ve gelgit enerji teknolojileri de Güneş ve rüzgâr enerjisiyle kıyaslandığında, nispeten yeni ve büyük ölçüde keşfedilmemiş enerji türleridir. Jeotermal enerji yeni, yenilenebilir, sürdürülebilir, tükenmeyen, ucuz, güvenilir, çevre dostu, yerli ve yeşil bir enerji türüdür. 7. Okyanus Enerjisi Derin okyanus sularıyla Güneş’in ısıttığı yüzey suyu arasındaki sıcaklık farkını kullanarak elektrik üretmek mümkün. Bir tahmine göre, okyanuslardan gelen güneş enerjisinin yüzde 0,1’inden azı, ABD'nin günlük enerji tüketiminin 20 katından fazlasını sağlayabilir. Ancak, bu teknolojinin kullanımına daha vakit var. 5. Biyo (Organik) Yakıt Bu terim, yenilenebilir enerji kaynağı olarak fosilleşmemiş organik maddeler için kullanılıyor. Bitkilerden elde edilen madde, başka maddelere, kimyasallara, yakıta ve enerjiye dönüştürülebilir. Bazı türleri, sanayide faal biçimde kullanılıyor; örneğin tohum, şeker ve sebze yağından ya da bunların karışımından elde edilmiş bio yakıtların kullanıldığı çok daha fazla sayıda otomobil üretiliyor. Günümüzde kolza’dan biyodizel, şeker pancarından biyoetanol ve bitkisel artıklardan da biyoenerji üretiliyor. 8. Hidrojen Enerjisi Başlıca enerji kaynakları arasında kabul edilmese de, hidrojen gelecek için umut vaat eden bir yakıttır. Enerjiyi taşıyan, bereketli ve çevre kirliliğine yol açmayan bir gaz. Ne var ki, şu aşamada su ya da fosil yakıtlarda elde edilebilmesi için çok fazla elektrik harcanıyor. Ayrıca saklanması ve taşınması da güçtür. 4. Ünite : Enerji / Enerji Kaynakları 171 Yenilenemez Enerji Kaynakları Nükleer Enerji Kullandıkça rezervleri tükenen kaynaklara yenilenemez enerji kaynakları denir. 1. Fosil Yakıtlar a) Kömür b) Petrol c) Doğal Gaz 2. Nükleer Madde Enerji kaynaklarından kömür, petrol ve doğal gaz fosil yakıtlar grubuna; Güneş, rüzgâr, su dalgaları ve gelgit, jeotermal ise alternatif enerji kaynakları grubuna girer. Fosil yakıtlar, milyonlarca yıl önce yaşamış olan bitki ve hayvan kalıntılarının yeraltındaki kaya katmanlarının arasında sıkışması sonucu yüksek basınç ve sıcaklığın etkisi ile oluşur. © Coşku Yayınları Fosil Yakıtlar Her ne kadar yenilenemez enerji kaynaklarının dezavantajları olsa bile avantajları da vardır. Örneğin fosil yakıtların elde edilmesi ve taşınması kolaydır. Elektrik elde etmek için de kullanılır. Birim kütlesinde çok miktarda enerjisi vardır. Günümüzde kullanılan enerjiler, üretim maliyeti, çevreye etkisi, güvenilir olup olmaması, yenilenebilir ya da yenilenemez oluşlarına göre gruplandırılır. Kullanılacak enerji için maliyetinin düşük, çevreye zarar vermeyen, yenilenebilir ve güvenli olması önemlidir. Çok küçük bir madde parçasından elde edilebilen enerji türüdür. Nükleer enerji, atom çekirdeğinin parçalanması veya birleştirilmesi ile ortaya çıkan enerjidir. Güneşten bize gelen enerji bu yolla elde edilmiş bir enerjidir. Atom çekirdeğindeki parçacıklarının pozisyonlarından dolayı atom, çok yüksek miktarda potansiyel enerjiye sahiptir. İki ya da daha fazla atom çekirdeği biraraya gelerek yeni bir atom çekirdeği oluşturduğunda veya büyük bir atom çekirdeği parçalandığında enerji açığa çıkar. Güneş’ten yayılan enerji bu yolla ortaya çıkan nükleer enerjidir. Uranyum gibi ağır çekirdeğe sahip bir element parçalandığında çekirdekte depolanan enerji, açığa çıkar. Fisyon adı verilen bu reaksiyonda çok miktarda enerji açığa çıkar. Nükleer santrallerde elde edilen elektrik enerjisi fisyon ile elde edilir. Enerji Kaynaklarının Olumlu ve Olumsuz Yönleri Enerji Kaynakları Olumlu Yönleri Olumsuz Yönleri Yenilenemezler Çevre kirliliğine neden olurlar. Kaynaklar hızla tükenmektedir. Maliyetleri sürekli artmaktadır. Atmosferde sera etkisi yapar. Fosil Yakıtlar 3 Elde etmek ve taşımak kolaydır. 3 Elektrik elde etmek için kullanılabilir. 3 Birim kütlesinden çok miktarda enerji elde edilir. 3 3 3 3 3 Nükleer Yakıtlar 3 Çok büyük miktarlarda enerji elde edilebilir. 3 Hava kirliliğine neden olmaz. 3 Radyoaktif atıklar ortaya çıkar. 3 Atıkları saklama problemi vardır. 3 Yenilenemez. Güneş Enerjisi 3 Sürekli bir enerji kaynağıdır. 3 Çevre kirliliğine neden olmaz. 3 Kullanım alanı sınırlıdır. 3 Gece ve bulutlu havalarda kullanılamaz. Su Enerjisi 3 Yenilenebilir. 3 Çevre kirliliğine neden olmaz. 3 Barajların doğal dengeye zararı vardır. 3 Irmakların olduğu yerlere kurulabilirler. 3 Maliyeti yüksektir. Rüzgâr Enerjisi 3 Yenilenebilir. 3 Çevre kirliliğine neden olmaz. 3 Kurulumu ucuzdur. 3 Rüzgârlı bölgelerde kurulabilir. 3 Çevre için görüntü kirliliği yapar. Jeotermal Enerji 3 Çok miktarlarda enerji elde edilebilir. 3 Elde edilmesi ucuzdur. 3 Üretim için küçük araziler yeterlidir. 3 Jeotermal kaynakların olduğu yerlerde kullanılabilir. 3 Oluşan atık sular toprağa zarar verir. Biyoenerji Kaynakları 3 Yenilenebilir. 3 Elde edilmesi ucuzdur. 3 Hava kirliliğine neden olur. 3 Üretim için geniş araziye ihtiyaç vardır. 172 4. Ünite : Enerji / Enerji Kaynakları Dolayısı ile, Örnek 20 I. Benzinli araçlar yerine hidrojen enerjisi ile çalışan ya da elektrikle çalışabilen araçların tercih edilmesi, bu araçlarda motor verimin daha fazla olması nedeni ile verimlilik önem kazanır. Ayrıca bu enerjilerin temiz ve ucuz olması da tercih sebebidir. (I yapılabilir.) I. Elektrik enerjisi elde etmek için kullanılır. II. Hava kirliliğine neden olur. III. Üretimi gün geçtikçe azalmaktadır. IV. Yenilenemez enerji çeşididir. II. Yenilenemez enerji kaynağı yerine yenilenebilir olan Güneş enerjisinin tercih edilmesi, aynı zamanda Güneşin tükenmeyen bir enerji kaynağı olması ekonomik olarak kazanç sağlanmasıdır. (II yapılabilir.) Yukarıda verilenler hangi enerji çeşidine ait özelliklerdir? A) Su enerjisi B) Fosil yakıt C) Biyo yakıt D) Güneş enerjisi III. Termik santrallerde fosil yakıtlar kullanılır. Nükleer enerji santrallerinde çekirdek reaksiyonlarından istifade edilir. Nükleer enerji, atıkları çok iyi korunduğu sürece temiz ve yenilenebilir enerji kaynağıdır. Dolayısıyla nükleer enerji tercih edilebilir. İşin maliyeti düşünülürse, nükleer enerji santrallerinin tercih edilebilmesi ekonomik kazanç sağlar. Artan enerji ihtiyaçlarının bir kısmı karşılanır. (III tercih edilebilir.) E) Rüzgâr enerjisi Çözüm Yenilenemez enerji kaynakları petrol, doğal gaz, kömür gibi fosil yakıtlardan oluşur. Bu enerji kaynakları kullanılarak termik santraller yardımı ile elektrik üretilebilir. Fosil yakıtların tamamı çevre kirliliği oluşturur. Dünyadaki fosil yakıt rezervleri sınırlı olduğundan gün geçtikçe azalmaktadır. A, C, D ve E şıklarında verilen enerjiler yenilenebilir enerji kaynaklarıdır. Cevap E © Coşku Yayınları Cevap B Örnek 21 Sıra Sizde - 22 Aşağıdaki enerji kaynaklarından hangisi yenilenebilir ya da yenilenemez olması yönüyle diğerlerinden ayrılır? A) Taş kömürü I. Benzinli araba yerine hidrojen ile ya da elektrikle çalışan arabaların tercih edilmesi B) Linyit D) Güneş C) Doğal gaz E) Mazot II. Fosil yakıtlar yerine Güneş enerjisinin tercih edilmesi III. Elektrik üretimi için termik santrallerin yerine, nükleer enerji santrallerinin tercih edilmesi Yukarıda verilenlerin hangilerinde artan nüfus ile birlikte artan enerji ihtiyaçlarını karşılamaya yönelik bir tercih olabilir? B) Yalnız II A) Yalnız I D) I ve II Sıra Sizde - 23 C) Yalnız III I. Rüzgâr enerjisi E) I, II ve III II. Güneş enerjisi III. Jeotermal enerji Çözüm Artan nüfus ile birlikte artan enerji ihtiyacı, ekonomik gelişmenin sağlanması; belirli enerji kaynakları ile sağlanabilmektedir. Bu enerjinin ekonomik olarak kullanılması, verimli olarak kullanılması, yenilenebilir enerjilerin tercih edilmesi sorunlara çözüm olabilir. IV. Fosil yakıtlar Yukarıdaki enerji kaynaklarından hangileri yenilenebilir enerji kaynağıdır? A) I ve II B) II ve III D) I, III ve IV C) I, II ve III E) I, II ve IV 4. Ünite : Enerji / Enerji Kaynakları 173 Kazanım Pekiştirme - 11 8. Fosil yakıtlar yenilenebilir enerji kaynaklarıdır. 9. Güneş de bir fosil yakıttır. 10. Denize kıyısı olan her yerde gelgit enerjisin- Aşağıdaki cümlelerde bırakılan boşluklara uygun olan sözcükleri yazınız. den yararlanılabilir. 1. Tüketildikçe sürekli ve hızlı bir şekilde yeri dolduru- labilen enerji kaynağına ......................... enerji kaynağı denir. 2. Oluşmasından daha hızlı tüketilen bir enerji kaynağına ......................... enerji kaynağı denir. 3. Dünya’mızın beslendiği temel enerji kaynağımız ......................... tir. 4. Suyun potansiyel enerjisinin kullanılarak elektrik enerjisi elde edilen santrallere .............................. santral denir. 5. Çevreye ve canlı yaşamına zarar vermeyecek yeni ve güvenilir enerji kaynaklarına ........................ enerji kaynakları denir. 11. Fosil yakıtların yakılması hava kirliliğine neden olur. 12. Fosil yakıtların yakılması sonucu açığa çıkan karbondioksit gazı sera etkisi yapar. 13. Hidroelektrik santrallerin doğal yaşama bazı olumsuz etkileri vardır. 14. 15. 16. Nükleer enerji çevre dostudur. 17. Jeotermal enerjiden elektrik enerjisi elde edilebilir. Nükleer enerji yenilenebilir enerji kaynağıdır. Güneş enerjisi, rüzgâr enerjisi ve jeotermal enerji alternatif enerji kaynaklarındandır. 6. Güneş’ten gelen elektromanyetik radyasyon enerjisini doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren panellere ......................... paneli denir. Kazanım Pekiştirme - 13 lan okyanus sularının kazandığı enerji ................... enerjisine dönüştürülebilir. 8. Yeraltı sularının mağma tabakasının etkisi ile ısına- rak sıcak su ya da su buharına dönüşmesi ile oluşan enerjiye ....................... enerji denir. 9. Kullanılan enerjiyi kontrol altına alarak enerjiyi verimli ve gerektiği kadar kullanmaya .................... .................... denir. © Coşku Yayınları 7. Gelgit olayları nedeniyle gün içinde yükselip alça- 1. Yakıtı kömür olan elektrik üretim santralleri 7. Suyun potansiyel enerjisi ile elektrik üreten santraller 2. Yenilenebilir bir enerji türü 8. Her canlının ihtiyaç duyduğu 3. Isı ve ışık kaynağımız 9. Dünyanın iç kısımlarında ısınan suların enerjisi 4. Kaynağı tükenmeyen enerji kaynakları 10. Kaynakları gerektiği kadar kullanmak 5. Atom çekirdeği enerjisi 6. Kömür, petrol yakıt türlerinin genel adı Kazanım Pekiştirme - 12 Aşağıdaki cümleleri doğru - yanlış olarak değerlendiriniz. 1. Besin maddelerinde depo edilen enerjinin kaynağı Güneş’tir. 2. Pille çalışan kullanılmaz. araçlarda elektrik enerjisi 3. Gelişmekte olan ülkelerin enerji ihtiyacı gelişmiş ülkelere göre çok daha fazladır. 4. Günlük enerji ihtiyacımızın tamamını rüzgâr enerjisinden karşılayabiliriz. 5. Dünya üzerinde canlılar var oldukça fosil yakıt kaynakları enerji ihtiyacını karşılar. 6. Odun da bir fosil yakıttır. 7. Yenilenebilir enerji kaynaklarının zararı yoktur. 174 4. Ünite : Enerji / Enerji Kaynakları çevreye Kazanım Değerlendirme Testi - 4 1. 5. I. Yenilenebilir ve yenilenemez II. Çevreye etkisi III. Üretim maliyeti ve güvenilirlik Yukarıdakilerden hangileri enerji kaynaklarını sınıflandırmak için kullanılabilir? Aşağıdakilerden hangisi yenilenebilir enerji kaynağı değildir? A) Rüzgâr enerjisi B) Güneş enerjisi C) Su dalgası enerjisi D) Jeotermal enerji A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve II E) I, II ve III 6. • Rüzgâr • Petrol 2. I. Fosil yakıtlar • Doğal gaz II. Güneş enerjisi • Odun III. Su enerjisi • Taş kömürü Yukarıda verilen enerji kaynaklarından hangilerinin kullanımı, küresel ısınmaya neden olmaz? Yukarıda verilenlerden kaç tanesi yenilenebilir enerji kaynağı olarak kullanılmaktadır? A) Yalnız II A) Bir B) Yalnız III D) I ve III C) I ve II E) II ve III Aşağıdakilerden hangisi yenilenebilir enerji kaynağı değildir? A) Rüzgâr enerjisi B) İki © Coşku Yayınları 3. E) Fosil yakıtlar C) Yalnız III 7. D) Dört C) Üç E) Beş Aşağıdaki enerji kaynaklarından hangisi hızla tükenmektedir? A) Su enerjisi B) Güneş enerjisi C) Biyo madde enerjisi C) Rüzgâr enerjisi D) Fosil yakıtlar D) Güneş enerjisi B) Gelgit enerjisi E) Jeotermal enerji E) Fosil yakıtlar 8. 4. Aşağıdakilerden hangisi bir enerji kaynağı değildir? Yukarıda verilenler ile ilgili; I. Enerji kaynaklarıdır. II. Yenilenemez kaynaklardır. III. Enerji çeşitleridir. yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve II C) Yalnız III E) I, II ve III 4. Ünite : Enerji / Enerji Kaynakları 175 Kazanım Değerlendirme Testi - 4 9. 12. K : Su enerjisi • Rüzgâr enerjisi • Jeotermal enerji • Güneş enerjisi Yukarıdaki enerji türleriyle ilgili; I. Yenilenebilir enerjidir. III. Çevre kirliliği oluşturmazlar. yargılarından hangileri doğrudur? B) Yalnız II D) I ve III 2. Ucuz enerji kaynağı 3. Çevreyi kirletmez 4. Yenilenemez enerji C) Yalnız III E) II ve III 10. Aşağıdaki enerji kaynaklarından hangisinden B) Güneş enerjisi C) Nükleer enerji D) Rüzgâr enerjisi E) Jeotermal enerji L A) 1, 2 3, 4 B) 1, 2, 3 4 C) 2, 3 1, 4 D) 4, 3 1, 2 E) 1, 4 2, 3 faydalanılması mümkün değildir? © Coşku Yayınları A) Fosil yakıtlar K 13. Aşağıdaki hangi enerji türünden yurdumuzda henüz yurdumuzda faydalanılmaya başlanmamıştır? L : Fosil yakıtlar Yukarıdaki tabloda K ile L nin 1, 2, 3, 4 özellikleriyle olan doğru eşleştirilmesi aşağıdakilerden hangisidir? II. Yenilenemez enerjidir. A) Yalnız I 1. Yenilenebilir enerji A) Jeotermal enerji B) Gelgit enerjisi C) Rüzgâr enerjisi D) Fosil yakıt enerjisi E) Güneş enerjisi 14. • Elde edilmesi ucuzdur. • Hava kirliliği oluşturur. 11. • Yenilenebilir enerji kaynağıdır. • Geniş arazilere ihtiyaç duyulur. Yukarıda özellikleri verilen enerji çeşidi aşağıdaki resimlerden hangisiyle verilebilir? Yukarıdakilerden hangileri yenilenebilir enerji kaynağıdır? A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve III E) II ve III 176 4. Ünite : Enerji / Enerji Kaynakları C) I ve II Kazanım Değerlendirme Testi - 4 15. Artan nüfus ve sanayileşmeden kaynaklanan 18. Yenilenemez enerji kaynaklarının zararları; enerji ihtiyacının ekonomik olarak karşılanması için; I. Sera etkisi ve küresel ısınma yapması II. Kentsel hava kirliliğine sebeb olması I. Öz kaynakların daha etkin bir şekilde kullanımı ile III. Radyoaktif atıklar ortaya çıkarması II. Enerjide tasarruf sağlayarak verilenlerinden hangileridir? III. Yenilenebilir enerji kaynaklarından yararlanılması için teşviklerde bulunarak A) Yalnız I verilenlerinden hangileri yapılabilir? A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve III B) Yalnız II D) I ve III C) I ve II E) I, II ve III C) Yalnız III E) I, II ve III 19. • Taş kömürü • Hidroelektrik 16. Resimde verilen e- • Termik santral • Petrol nerji çeşitleri için; • Okyanus enerjisi I. Rezervleri farklıdır. III. Güvenirlilikleri tartışılabilir. IV. İkisi yenilenebilir, birisi yenilenemez enerjidendir. V. Çevreye etkileri olumlu ya da olumsuz olabilir. verilenlerden kaç tanesi doğrudur? B) Dört A) Beş Yukarıda verilenlerden kaç tanesi enerji kaynağı olup, kullandıkça rezervleri tükenen kaynaklara örnek olarak verilebilir? C) Üç D) İki E) Bir © Coşku Yayınları II. Üretim maliyetleri farklıdır. A) Bir B) İki C) Üç D) Dört E) Beş 20. Ülkelerin enerji politikaları; I. Ülke koşullarına uygun olmalıdır. II. Yenilenebilir enerji kullanımı ve teknolojinin gelişmesine imkan sağlamalıdır. III. Ülkenin öz enerjisi kaynaklarını kullanmaya yönelik olmalıdır. 17. Biri diğerini kapsayan kav- ramlar küme biçiminde şekildeki gibi gösterilmiştir. Buna göre, I, II, III yerine gelebilecek kavramlar aşağıdakilerden hangileri olabilir? 1-E I verilenlerden hangileri olursa, ülkenin kalkınmasına fayda sağlayabilir? A) Yalnız I II Kömür Fosil yakıtlar B) Yenilenebilir enerji kaynağı Güneş enerjisi Güneş kollektörü C) Yenilenemez enerji kaynağı Fosil yakıtlar Nükleer enerji D) Yenilenemez enerji kaynağı Rüzgâr enerjisi Rüzgâr jeneratörü E) Enerji çeşidi Kinetik enerji Potansiyel enerji 3-E 4-D 5-E 6-A 7-D D) I ve III C) I ve II E) I, II ve III III A) Katı yakıtlar 2-E B) Yalnız II 8-B 9-D 21. Aşağıdaki enerji kaynaklarından hangisinin ma- liyeti yüksek ve çok az olarak kullanılmaktadır? A) Biyo yakıt B) Fosil yakıtlar C) Dalga enerjisi D) Rüzgâr enerjisi E) Güneş enerjisi 10-C 11-C 12-B 13-B 14-E 15-E 16-A 17-B 18-E 19-C 20-E 21-C 4. Ünite : Enerji / Enerji Kaynakları 177 Ünite Değerlendirme Testi - 1 1. 5. I. Kuvvet, cismi ancak kendisi (veya bileşeni) doğrultusunda hareket ettirdiğinde iş yapmış olur. II. İşin yapılma süresi uzadıkça güç azalır. III. Sürtünme kuvveti enerji kaybına neden olur. Yukarıdaki yargılardan hangileri doğrudur? A) Yalnız I B) I ve II D) II ve III Şekildeki düzenekte K nokta sında durmakta olan cisim, yatay F = 40 N luk kuvvetle L noktasına kadar çekiliyor. Cisim L noktasından 70 J luk kinetik enerji ile geçtiğine göre, cisme etki eden sürtünme kuvveti kaç N dur? C) I ve III E) I, II ve III A) 4 2. B) 5 C) 8 E) 12 Aşağıdaki durumların hangisinde potansiyel enerji kinetik enerjiye dönüşmektedir? A) Isıtılan suyun kaynaması 6. B) Topun yerden yukarı doğru fırlatılması C) Ağaç dalındaki elmanın koparak düşmesi Sürtünmesi önemsenmeyen yatay düzlem üzerindeki durgun haldeki 2 kg kütleli cisme 10 N luk kuvvet 5 m lik yol boyunca uygulanıyor. E) Boş bir bardağa konulan buzun erimesi Kuvvetin etkisinde hareket eden cisim L konumuna ulaştığında kaç J kinetik enerji kazanmış olur? © Coşku Yayınları Bir cismin sahip olduğu potansiyel enerji, D) Masa üzerine fırlatılan silginin yavaşlayarak durması 3. D) 10 B) 40 A) 10 C) 50 D) 80 E) 100 I. Cismin kütlesine II. Cismin yerden yüksekliğine III. Cismin hızına niceliklerinden hangilerine bağlı değildir? A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve II C) Yalnız III 7. E) II ve III 4. İplerle tavana bağlı K, L, T, N ve P cisimlerinin kütleleri sırasıyla 4m, 3m, 2m ve m dir. Buna göre ipler koparıldığında hangi cismin yere çarpma hızı en küçük olur? B) L C) M Buna göre, yapılan işler WI, WII ve WIII arasındaki ilişki aşağıdakilerden hangisindeki gibi olur? (Sürtünmeler önemsizdir.) A) K Sürtünmesi önemsenmeyen ortamlarda I, II ve III durumlarında kuvvetler kütleleri verilen cisimleri yatayda eşit miktar hareket ettiriyor. D) N 178 4. Ünite : Enerji / Enerji Kaynakları E) P A) WI > WII = WIII B) WIII = WII > WI C) WI > WII > WIII D) WIII > WII = WI E) WII > WIII = WI Ünite Değerlendirme Testi - 1 8. 10. Bir cismin sahip olduğu potansiyel enerji, cismin ağırlığı ve yerden yüksekliği ile doğru orantılıdır. Şekildeki durumda direklerin uçlarındaki K, L ve M lambalarının yere göre potansiyel enerjileri eşittir. Özdeş K, L, M ve N cisimleri bulundukları yerlerden şekildeki gibi yukarı kaldırılıyor. Bu sırada hangi cisim üzerinde yapılan iş en küçük olur? Buna göre, aşağıdaki yargılardan hangisi doğrudur? A) K B) L C) M D) N E) P A) K, L ve M lambalarının kütleleri eşittir. B) K, L ve M lambalarının yerden yükseklikleri eşittir. C) K ve L lambalarının ağırlıkları eşittir. D) L lambasının kütlesi, K ninkinden büyüktür. 11. Kütleleri sırasıyla m ve 2m olan E) M lambasının kütlesi, L ninkinden büyüktür. K, L cisimleri şekildeki konumlarından serbest bırakılıyor. © Coşku Yayınları Buna göre, cisimlerin potansiyel enerjileri EK ve EL için aşağıdakilerden hangisi söylenebilir? 9. Merdivenden çýkma E K EL A) Artar Azalır B) Değişmez Değişmez C) Azalır Artar D) Artar Artar E) Azalır Azalır 12. Yerdeki kitabý rafa koyma Aşağıdaki hareketlerin hangisi sonucunda yer çekimine karşı bir iş yapılmamıştır? Kuyudan kovayý çekme Uçaktan paraþütle atlama Sürtünmesi önemsenmeyen ortamda T noktasından serbest bırakılan cisim şekildeki yolu izleyerek hareket ediyor. Cismin kinetik enerjisi K, L, M ve N noktalarının hangisinden geçerken en büyük olur? Serbest býrakýlan balonun yükselmesi 1-E 2-C 3-C 4-A 5-B 6-C A) K 7-D 8-D 9-D 10-A 11-A B) L C) M D) N E) P 12-C 4. Ünite : Enerji / Enerji Kaynakları 179 Ünite Değerlendirme Testi - 2 1. 4. • Doğalgaz • Taş kömürü • Biyo yakıt • Deniz dalgası • Gel - git Yukarıdakilerden kaç tanesi yenilenemez enerji kaynağıdır? B) İki A) Bir C) Üç D) Dört Kütleleri m ve 2m olan K ve L cisimleri sabit hızlarla, F1 ve F2 kuvvetleriyle, 2t ve t sürelerde h ve 2h yüksekliklerine çıkartılıyor. Cisimlere kuvvet uygulayan düzeneklerin güç- leri sırasıyla P1 ve P2 olduğuna göre, E) Beş P1 oranı P2 kaçtır? A) 2. B) 1 4 C) 1 2 D) 2 E) 4 5. 1 8 I. Yenilenemez enerjidir. II. Fosil yakıtlardır. III. Çevre kirliliği oluşturmazlar. © Coşku Yayınları Ülkemizde en çok tüketilen enerji kaynaklarıyla ilgili, yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve III C) I ve II E) I, II ve III Yukarıda verilen araçlar çalıştırıldığında kaç tanesinde ısı enerjisi oluşur? A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5 6. Gücü 1500 watt olan bir makine 10 dakika çalışırsa kaç J lük enerji harcar? A) 3 ⋅ 104 B) 6 ⋅ 104 D) 3 ⋅ 105 3. Elektrikle çalışan K, L, M aletlerinin kullandığı toplam enerjileri ve kayıp enerjileri sembollerle tablodaki gibi verilmiştir. C) 9 ⋅ 105 E) 6 ⋅ 105 Kullanılan Kayıp toplam enerji enerji K E B L 2E 2B M 3E 2B Bu aletlerin verimleri sırasıyla VK, VL, VM olduğuna göre, bunlar arasındaki ilişki nedir? 7. • Linyit • Taş kömürü • Odun • Mazot • Benzin A) VM > VK > VL B) VK > VL > VM • Fuel - oil C) VM > VK = VL D) VK > VL = VM Yukarıdakilerden kaç tanesi katı yakıttır? E) VL = VK > VM 180 4. Ünite : Enerji / Enerji Kaynakları A) Bir B) İki C) Üç D) Dört E) Beş Ünite Değerlendirme Testi - 2 8. 11. Şekil - I deki gibi bir yay sıkıştırılıp üzerine bir cisim konuluyor. Sıkıştırılmış yay serbest bırakıldıktan bir süre sonra cisim Şekil - II deki konuma ulaşıyor. Sürtünmesi önemsiz yolun K noktasında duran cisme yatay F kuvveti uygulanıyor. Buna göre, yay potansiyel enerjisi cisim üzerinde hangi enerjilere dönüşür? Cisim L noktasından E kinetik enerjisi ile geçtiğine göre, M noktasından kaç E kinetik enerjisi ile geçer? A) Yalnız kinetik enerjiye B) Yalnız potansiyel enerjiye A) 2 B) 3 C) 4 D) 5 E) 6 C) Yalnız ışık enerjisine D) Kinetik ve potansiyel enerjiye E) Yalnız ses enerjisine 12. 9. Yukarıda verilen kavram haritasında boş bırakılan kutulardaki l ve ll yerine gelebilecek kavramlar aşağıdakilerden hangileridir? Buna göre, ll A) Enerji © Coşku Yayınları Bir sokak lambasının yanması için gerekli olan elektrik enerjisinin üretimi ve nakli sembolik olarak şekildeki gibi çizilmiştir. l Yol B) Yer değiştirme Enerji C) Yol Kütle D) Kütle Sürat E) Sürat Yükseklik I. Elektrik enerjisinin üretilmesi için yenilenebilir enerji kaynağı kullanılmıştır. II. Elektrik enerjisinin üretimi için çevre kirliliği oluşturmayan enerji kaynağı kullanılmıştır. 13. III. Elektrik enerjisinin üretiminde ucuz enerji kaynağı kullanılmıştır. A) Yalnız I B) Yalnız II D) II ve III 10. K noktasından dur- C) I ve II E) I, II ve III makta olan cisim 20 N luk kuvvetle 45 m itiliyor. Yukarıdaki kavram haritasında I ve II kutularına aşağıdakilerden hangileri getirilirse kavramlar arasında birbiriyle alakalı geçişler sağlanmış olur? Cismin K den L ye gelme süresi 3 s olduğuna göre, harcanan güç kaç watt tır? (Sürtünmeler ihmal edilmiştir.) A) 75 1-B 2-E B) 90 3-C 4-A yargılarından hangileri doğrudur? C) 150 5-C D) 200 6-C 7-C E) 300 8-D 9-E 10-E I II A) Enerji kaynakları Rüzgâr enerjisi B) Enerji kaynakları Fosil yakıtlar C) Yenilenemez enerji Biyo yakıtlar D) Yenilenemez enerji Fosil yakıtlar E) Katı yakıtlar Sıvı yakıtlar 11-B 12-B 13-A 4. Ünite : Enerji / Enerji Kaynakları 181 Ünite Değerlendirme Testi - 3 1. I. Kuvvet × Yol Zaman 4. II. İş x Kuvvet III. IV. Kuvvet x Ortalama hız Yukarıdakilerden hangileri güce eşit değildir? Buna göre, aşağıdaki uygulamaların hangisinde potansiyel enerji değişimi en büyük olur? Ýþ Zaman A) Yalnız I K, L M ve N noktaları şekildeki gibidir. B) Yalnız II D) I ve II A) 2m kütleli cismin K den M ye getirilmesi C) Yalnız III B) 3m kütleli cismin L den K ye getirilmesi E) II ve IV C) 4m kütleli cismin L den N ye getirilmesi D) 5m kütleli cismin N den M ye getirilmesi E) m kütleli cismin K den N ye getirilmesi 2. Aşağıdaki cisimlerden hangisi hem kinetik hem de potansiyel enerjiye sahiptir? 5. A) Dalında hareketsiz duran erik © Coşku Yayınları B) Koşan öğrencinin elindeki çanta C) Yerde zıplamadan yuvarlanan top D) Duvarda asılı ayna E) Masa üzerinde duran kitap Buna göre, hangi cisimler üzerinde iş yapılmıştır? B) Yalnız L D) K ve M C) K ve L E) K, L ve M 6. Yerden h kadar yukarıdan v hızıyla fırlatılan cisim şekildeki yörüngeyi izleyerek L noktasında duruyor. Cismin yatayda aldığı yolun uzunluğu x; Şekildeki S cismi tahta eğik düzlemin alt ucundan yukarı doğru atılıyor. Cisim yukarı çıkarken, I. h yüksekliği I. Cismin mekanik enerjisi azalır. II. Yüzeyin cinsi II. Cisim potansiyel enerji kaybeder. III. v hız büyüklüğü III. Cismin kinetik enerjisi artar. niceliklerinden hangilerine bağlıdır? yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I Yatay ve sürtünmesi önemsiz düzlemdeki K, L, M cisimlerinin hız - zaman grafikleri şekildeki gibidir. A) Yalnız K 3. D) II ve III B) Yalnız II E) I, II ve III 182 4. Ünite : Enerji / Enerji Kaynakları C) I ve II A) Yalnız I D) II ve III B) I ve II C) I ve III E) I, II ve III Ünite Değerlendirme Testi - 3 7. 10. K cismi yatay yolda F Özdeş P, R, S cisimlerine sürtünmesi önemsiz yatay düzlemde, yatay kuvvetler uygulanıyor. Cisimlere uygulanan kuvvetlerin büyüklükleri ve bu kuvvetlerin etkisinde cisimlerin aldığı yolların sütun grafikleri Şekil - II deki gibidir. Cisimler üzerine yapılan işler sırasıyla W P, WR, WS olduğuna göre, bunlar arasındaki ilişki nedir? (FK : uygulanan kuvvet, FS : sürtünme kuvveti) C) WS > WP = WR D) WP = WR = WS E) WR > WP > WS A) K ile L B) K ile M D) L ile M Sýcaklýk °C C) K ile N E) L ile N Enerji Joule Verim Güç Isý kW/h 2-B 3-E 4-C C) 3 5-D D) 4 6-A 7-E E) 5 8-A Buna göre, küme içindeki I, II, III boşluklarına aşağıdaki kavramlardan hangileri gelebilir? Buna göre, hangisi yanlıştır? B) 2 nin kapsamında olacak biçimde kümelenmiştir. Yukarıda bazı kavramlar ve bunlara ait, varsa eğer birimleri yazılmıştır. A) 1 11. Üç kavram, biri diğeri- Watt Birimsizdir 1-B B) WP = WR > WS Buna göre, hangi iki makinenin harcadığı enerji eşittir? 9. A) WP > WR > WS K, L, M, N makinelerinin güçlerinin (W) ve çalışma sürelerinin (t) sütun grafikleri şekildeki gibidir. 9-E 10-B © Coşku Yayınları 8. Cisme yatay 2F kuvveti 2x yolu alana kadar uygulandığında bu kuvvetin ve sürtünme kuvvetinin yaptığı işlerin sütun grafikleri aşağıdakilerden hangisi gibi olur? kuvvetiyle çekilirken sabit hızla hareket ediyor. Cisme F kuvveti x kadar yol aldırdığında kuvvetin yaptığı iş W kadar oluyor. I II III A) Enerji Kinetik enerji Kütle B) Kinetik enerji Potansiyel enerji Hız C) Mekanik Yükseklik enerji Potansiyel enerji D) Kütle Hız Yükseklik E) Enerji İş Güç 11-A 4. Ünite : Enerji / Enerji Kaynakları 183 Ünite Değerlendirme Testi - 4 1. B) 20 A) 10 2. 4. Kütlesi 4 kg olan cisim 5 m/s hızla hareket ederken kaç joule lük kinetik enerjiye sahiptir? C) 25 D) 50 E) 60 Gücü 1000 kW olan bir alet 1 saatte kaç joule lük enerji tüketir? A) 36 ⋅ 108 B) 6 ⋅ 108 D) 6 ⋅ 105 3. C) 36 ⋅ 105 Yukarıdaki kavram haritasında boş bırakılan I, II ve III yerine gelebilecek uygun kavramlar aşağıdakilerden hangileri olabilir? E) 36 ⋅ 103 Buna göre, cismin L ve M noktalarında kinetik ve potansiyel enerjilerin sütun grafikleri aşağıdakilerden hangisi gibidir? © Coşku Yayınları Şekil - I deki sürtünmesi önemsiz düzenekte K noktasından serbest bırakılan cismin, K noktasındaki kinetik (EK) ve potansiyel (EP) enerjisine ait sütun grafiği Şekil - II deki gibidir. I II III A) Enerji korunumu Yutulabilir enerji Kömür B) Enerji kaynakları Yenilenemez enerji Güneş enerjisi C) Mekanik enerji Eskitilebilir enerji Rüzgâr enerjisi D) Enerji kaynakları Dönüştürülebilir enerji Rüzgâr enerjisi E) Enerji kaynakları Yenilenebilir enerji Gelgit enerjisi 5. Yukarıda verilen şekillerdeki durumlarla ilgili; I. Şekil - I de yer çekimi kuvveti varil üzerine iş yapmıştır. II. Şekil - II de adam varil üzerine iş yapmıştır. III. Şekil - I ve Şekil - II de yapılan işler yalnız ısıya dönüşmüştür. yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I 184 4. Ünite : Enerji / Enerji Kaynakları D) I ve III B) Yalnız II E) I, II ve III C) I ve II Ünite Değerlendirme Testi - 4 6. 9. Giriþ Cisimlerin hareketinden dolayý sahip olduðu enerjiye kinetik enerji denir. Kinetik enerji cismin yüksekliði ile doðru orantýlýdýr. I. P⋅ t III. D) II ve III C) 3 D) 4 E) I, II ve III A) 1500 B) 2000 D) 2500 Buna göre, dinamonun verimi % kaçtır? A) 15 B) 55 C) 70 E) 95 C) 2200 E) 3000 Kuvvet Yol X F x 2t Y 2F 2x t Z 2F x 2t Eşit kütleli Ahmet ve Hüseyin şekillerdeki gibi h yüksekliklerine merdivenlerden ve asansörden 2t ve t sürelerde çıkıyor. Süre Buna göre, I. Ahmet ve Hüseyin’in üzerine yapılan işler eşittir. II. Bu durumlar için asansörün gücü, Ahmet’in gücünden büyüktür. Kuvvet, yol, süre değerleri tablodaki gibi olduğuna göre, bunları hareket ettiren sistemlerin güçleri PX, PY, PZ arasındaki ilişki nedir? III. Ahmet ve Hüseyin’in gücü eşittir. A) PY > PZ > PX B) PY = PZ > PX yargılarından hangileri kesinlikle doğrudur? C) PX > PY = PZ D) PY > PX = PZ A) Yalnız I 1-D D) 85 11. X, Y, Z cisimleri sürtünmesiz yatay yolda yatay kuvvetlerin etkisinde belirli sürelerde belirli miktar yol alıyor. lük enerji harcadığında X cismi 70 J potansiyel enerji 15 J de kinetik enerji kazanıyor. E) 5 (g = 10 m/s2) 8. C) I ve II 10. Şekildeki düzenekte dinamo 100 J © Coşku Yayınları B) 2 0,5 ton kütleli bir yükü 40 m yüksekliğe 80 s de çıkartan yük asansörünün gücü kaç watt tır? B) Yalnız II Buna göre, kaç numaralı çıkışa ulaşılır? 7. G⋅h t A) Yalnız I Yukarıdaki haritada girişten başlanarak üzerinden geçilen cümleler doğru ise (D), yanlış ise (Y) yolu takip ediliyor. A) 1 bağıntılarından hangilerine eşittir? II. G⋅ h Kinetik enerji, cismin hýzý artarsa artar. Buna göre, yer çekimine karşı yapılan iş, Potansiyel enerji cismin yüksekliði ile doðru orantýlýdýr. Şekildeki düzenekte gücü P olan dinamo, G ağırlığındaki yükü h yüksekliğine sabit hızla t sürede çıkartıyor. E) PZ > PX = PY 2-A 3-C 4-B 5-C 6-B 7-D 8-A 9-C 10-D B) Yalnız II D) I ve III C) I ve II E) II ve III 11-C 4. Ünite : Enerji / Enerji Kaynakları 185 BÖLÜM 1 ISI, SICAKLIK ve İÇ ENERJİ Isı Enerjisi Kazanım Sıcaklıkları farklı olan maddeler arasında alınıp verilen, diğer bir ifadeyle transfer edilen enerjiye ısı enerjisi denir. Isı; alınıp verilen enerji olduğundan dolayı bir maddenin tek başına ısısından bahsedilemez. Isının bir maddeden diğerine aktarımına ısı alışverişi denir. 9.5.1.1 Isı, sıcaklık, iç enerji kavramlarını tanımlar ve birbiriyle ilişkilendirir. Sıcaklık Sıcaklıkları farklı olan maddeler bir araya getirildiklerinde, yüksek sıcaklıkta olandan düşük sıcaklıkta olana doğru bir enerji akışı gerçekleşir. Bu enerji ısı enerjisidir. Yüksek sıcaklıktaki madde ısı kaybeder ve soğur. Dolayısıyla o madde ısı verendir. Düşük sıcaklıktaki madde ısınır ve sıcaklığı yükselir. Bu da ısı alandır. Maddeler arasındaki ısı alışverişi, maddeler aynı sıcaklığa ulaşıncaya kadar devam eder. Madde hangi hâlde olursa olsun tanecikler hareket hâlindedir. Hepsinin bir titreşim hızı vardır. Bir maddeyi oluşturan taneciklerin tamamı aynı hızla hareket etmiyor olabilir. Örneğin alttan ısıtılan kapta sıvının ısı kaynağına yakın olan tanecikleri daha hızlı, uzaktaki tanecikleri ise daha yavaş hareket eder. Aynı ısıtıcının üzerine içinde daha az sıvı bulunan bir kap koyalım. Bu durumda verilen enerji daha az tanecik tarafından paylaşılacağından her bir taneciğin hızı ilk durumdakine göre daha fazla olur. Bir madde sıcak ise maddeyi oluşturan taneciklerin titreşim hızı büyük, madde soğuk ise taneciklerinin titreşim hızı küçük olur. © Coşku Yayınları Isı, sıcaklık farkından dolayı alınıp - verilen enerji olduğundan, maddeler ısı aldığında ya da verdiğinde iç enerjisi değişir. Sıcaklıkları aynı olan çaydanlıktaki su ile bardaktaki suyun taneciklerinin ortalama kinetik enerjileri eşittir. Bir maddenin sıcaklığının artması, maddeyi oluşturan taneciklerin daha da hareketlenmesi, yani taneciklerin hareket enerjilerinin artması demektir. Sıcaklık bir maddenin taneciklerinin sahip olduğu ortalama kinetik enerjisinin bir ölçüsüdür. Bir maddenin belli bir ölçüye göre soğukluğunu veya ılıklığını gösteren büyüklük sıcaklık olarak bilinir. Ayrıca sıcaklık bir cismin diğer cisimlerle ısıl dengede olup olmadığını belirleyen bir özelliktir. Bir maddenin sıcaklığının 0 °C olarak ölçülmesi o maddenin taneciklerinin titreşimlerinin durduğu anlamına gelmez. Sıcaklık, bir enerji türü değildir, ancak enerji ile ilgili bir büyüklük ölçüsüdür. Bir maddenin sıcaklığı maddenin cinsine ve miktarına bağlı değildir. Yani aynı sıcaklıkta farklı cins ve farklı kütlede bir çok madde vardır. 188 5. Ünite : Isı ve Sıcaklık / Isı, Sıcaklık ve İç Enerji Sıcaklıkları eşit olan maddeler arasında ısı aktarımı gerçekleşmez. Maddelerin bulunduğu ortamla dış ortam arasında bir ısı yalıtımı sağlandığında, alınan ısı enerjisi verilen ısı enerjisine eşit olur. Bu kısım ilerideki bölümde ele alanıcaktır. İç Enerji Bir cismin atom ve moleküllerinin sahip olduğu tüm enerjilerinin toplamına iç enerji denir. Yani iç enerji, maddenin moleküllerinin öteleme, dönme ve titreşimden kaynaklanan kinetik enerji, moleküllerdeki potansiyel enerji ile moleküller arasındaki potansiyel enerjinin toplamına denir. Sistemin iç enerjisi, ancak sisteme ısı verilip veya alınarak, sistem üzerine veya sistem tarafından iş yaparak değiştirilebilir. Sıcaklığı değişen bir maddenin iç enerjisi değişir. Sıcaklık değişimi olmadan da iç enerji değişebilir. Bir sisteminin iç enerjisi sisteme, ısı yoluyla enerji aktarılmasa bile değişebilmektedir. Örneğin şekildeki gibi bir kaptaki gaz, piston yardımıyla sıkıştırılırsa, ısınır ve iç enerjisi artar. Halbuki gaza dışarıdan ısı yoluyla bir enerji aktarımı yapılmamıştır. Örnek 2 K, L, M kaplalarındaki suların sıcaklıkları şekildeki gibi 50 °C, 10 °C ve 90 °C dir. Bu suların taneciklerinin hareketlilikleri ile ilgili modelleme aşağıdakilerden hangisi olabilir? Ayrıca gaz hızlıca genleşirse soğur ve iç enerjisi azalır. Fakat gazın çevresiyle herhangi bir şekilde ısı alışverişi olmamıştır. Bu sıcaklık değişimi gazın sıkıştırılması ve genleştirilmesi sonucu meydana gelmiştir. Her bir durumda, gaza veya gazdan dışarı iş yapılarak enerji aktarılmış ve sistemdeki enerji değişimi, iç enerjinin artışı veya azalışı şeklinde olmuştur. Bu örneklerde, iç enerjideki değişimler, gazın sıcaklığındaki değişimler olarak ifade edilmiştir. Örnek 1 l. Sıcaklık bir maddenin taneciklerinin sahip olduğu ortalama kinetik enerjisinin bir ölçüsüdür. Çözüm Yukarıdaki yargılardan hangileri doğrudur? A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve III C) I ve II © Coşku Yayınları ll. Sıcaklık bir enerji türü değildir. lll. Bir maddenin sıcaklığı maddenin cinsine ve kütlesine bağlıdır. Maddenin sıcaklığı taneciklerin ortalama hareket enerjileri ile orantılı bir değerdir.Hareket enerjisi fazla olan taneciklerin hızları da fazladır. K deki su L dekinden daha sıcak verilmiştir. Bu hareketlilik de taneciklerin etrafındaki çizgilerle temsil edilmiştir. Cevap A E) I, II ve III Sıra Sizde - 2 Çözüm Sıcaklı, bir maddenin taneciklerinin sahip olduğu ortalama kinetik enerjisinin bir ölçüsüdür fakat bir enerji türü değildir. (l ve ll doğru) Bir maddenin sıcaklığı maddenin cinsine ve miktarına bağlı değildir. Yani aynı sıcaklıkta farklı cins ve farklı kütlede bir çok madde vardır. (lll yanlış) Cevap C Sıra Sizde - 1 Özdeş K, L, M kaplarına bir sürahideki sudan şekildeki miktarlarda konulmuştur. Bu suların sıcaklıklarının tanecik modelleri aşağıdakilerden hangisi olabilir? l. Isı, sıcaklık farkından dolayı alınıp verilen enerjidir. ll. Sıcaklığı değişen maddenin iç enerjisi değişir. lll. Bir cismin atom ve moleküllerinin sahip olduğu tüm enerjilerinin toplamına iç enerji denir. Yukarıdaki yargılardan hangileri doğrudur? A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve III C) I ve II E) I, II ve III 5. Ünite : Isı ve Sıcaklık / Isı, Sıcaklık ve İç Enerji 189 ­ Sıcaklık Ölçümü ve Termometreler Sıcaklık ölçümü termometrelerle yapılır. Günümüzde yaygın olarak kullanılan bir termometre, içinde bir sıvı (cıva veya alkol) bulunan ince bir cam tüpten ibarettir. ­ ­ 9.5.1.3 Farklı ısı ve sıcaklık birimlerinin ortaya çıkış nedenlerini açıklar. 9.5.1.2 Kullanım amaçlarına göre termometre çeşitlerini ve sıcaklık birimlerini karşılaştırarak sunar. Kazanım C F − 32 K − 273 X − A = = = 100 180 100 B−A Herhangi bir termometrenin ölçtüğü sıcaklık aralığı sınırlıdır. Örneğin cıvalı termometre, cıvanın donma noktasının (–39 °C) altındaki ve kaynama noktasının (357 °C) üzerindeki sıcaklıkları ölçemez. Ayrıca termometreler arasında dönüşüm yapılırken orantı yöntemi de kullanılabilir. Örneğin suyun sıcaklığı 0 °C tan 10 °C ta çıkarıldığında yani 10 bölme yükseldiğinde Fahrenheit termometresinde 18 bölme yükselir ve T(°F) = 32 + 18 = 50 °F değerini gösterir. Sıcaklık Ölçüm Birimleri Kelvin ile Celsius arasında ise, T(K) = T(°C) + 273 eşitliği vardır. Termometrelerde 76 cm - Hg basıncında sabit iki sıcaklık değeri seçilir. Biri buzun erime sıcaklığı, diğeri de suyun kaynama sıcaklığıdır. Bazı bilim adamları sıcaklık ölçümü konusunda değişik ölçekler teklif etmişlerdir. 1. Celcius (santigrad °C): Buzun erime sıcaklığını 0° suyun kaynama sıcaklığını ise 100° kabul etmiştir. Dünya üzerinde ve ülkemizde yaygın olarak kullanılan sıcaklık birimi celciustur. Sembolü: °C dir. 2. Fahrenheit (°F): Buzun erime sıcaklığını 32°, su- yun kaynama sıcaklığını 212° kabul etmiştir. Bazı ülkelerde kullanılan sıcaklık birimidir. Sembolü: °F dir. 3.Kelvin (K): Sıcaklıklar için başlangıç noktasını – 273 °C kabul etmiş ve bütün sıcaklık derecelerini pozitif sayılarla anlatmıştır. Bu ölçekte sıcaklık için sıfır, mutlak sıfırdır. Bundan dolayı bu ölçeğe mutlak sıcaklık ölçeği de denir. Oysa ki bu sıfırlar, sıcaklık için gerçek anlamda sıfır değildir. Sıfır sıcaklık demek, madde taneciklerinin kinetik enerjilerinin olmaması demektir. Halbuki erimekte olan buz taneciklerinde de bir kinetik enerji vardır. Yapılan araştırmalar hiçbir maddenin –273 °C de moleküllerinin titreşemediğini göstermiştir. © Coşku Yayınları Cam tüp, belli bir hacimde cıva ile doldurulur. Tüp ısıtılınca cıva ince cam boruda yükselir. Böylece bu sistemde cıvanın genleşme özelliği kullanılmış olur. Örnek 3 Bir termometre, buzun erime noktası –10 °X, suyun kaynama noktası 140 °X olarak göstermektedir. Buna göre, bu termometre ile ölçülen 50 °X, kaç °C tur? A) 30 190 5. Ünite : Isı ve Sıcaklık / Isı, Sıcaklık ve İç Enerji C) 40 D) 45 E) 50 Çözüm Celcius termometresinde saf su yun donma noktası 0 °C, kaynama noktası 100 °C tur. Her iki termometreye göre, C − 0 X − ( −10) = 100 150 C 50 + 10 = 2 3 X termometresine göre, ortamın sıcaklığı 50 °X iken, C 50 + 10 den C = 40 °C bulunur. = 2 3 Kelvin birimi daha çok bilim dünyasında kullanılır. Sembolü: K dir. Farklı ölçekli termometrelerle ölçülen bir sıcaklık, örneğin bir odanın sıcaklığı termometrelerde farklı sayılarla gösterilecektir. Celcius termometresinde okunan değere C, Fahrenheitekine F, Kelvin’dekine K, herhangi bir X termometresindekine de X diyelim.Şekildeki bu sayıların birbirine çevrilmesi için paralel doğrular arasında kalan bölmelerin sayıları birbirleriyle orantılanır. B) 35 Cevap C Sıra Sizde - 3 Bir X termometresi suyun donma noktasını +80 °X, kaynama noktasını +120 °X göstermektedir. Bu termometrede +40 °C, kaç °X tir? A) 40 B) 64 C) 80 D) 96 E) 120 Yapılarına Göre Termometre Çeşitleri Kullanım Alanlarına Göre Termometreler Sıcaklık termometre ile ölçülür. Sıcaklık değişimleri cisimlerin fiziksel özelliklerinde bir takım değişiklikler meydana getirir. Genelde sıcaklığı artan maddeler hacimce büyür (genleşir), sıcaklığı azalan maddeler ise hacimce küçülür. Hacimce büyüme ve küçülme sıcaklık değişimi ile orantılıdır. Genleşmeleri ve büzülmeleri sıcaklıkla orantılı olan katı, sıvı ve gaz maddeler kullanılarak termometreler yapılmıştır. Yaygın olarak kullanılan termometreler sıvılı ve metal termometrelerdir. Gazlı termometreler pek yaygın değildir. Gazlı termometreler, duyarlı sıcaklık ölçümlerinde kullanılır. Günümüzde elektronik(dijital) termometreler de yaygın olarak kullanılmaktadır. Duvar Termometresi Genellikle evlerde oda sıcaklığını ölçmek için kullanılır. –30 °C ile +50 °C arası sıcaklıkları ölçer. Alkolün donma sıcaklığı, cıvanın donma sıcaklığından daha düşük olduğu için, yapısında alkol bulunur. Laboratuvar Termometresi Lâboratuvarlarda çeşitli deneylerde kullanılır. Bu termometreler cıvalı termometrelerdir. –30 °C ile +350 °C arasındaki sıcaklıkları ölçmede kullanılır. Bunların dışında, basınç, renk, direnç ve benzeri özelliklerdeki değişiklikler de termometrelerin hazırlanmasında kullanılan özelliklerdir. Hasta Termometresi Vücut sıcaklığını ölçer. Sağlıklı bir insanın vücut sıcaklığı ortalama 36,5 °C tur. Ölçüm aralığı 35 °C ile 42 °C arasıdır. Ölçüm duyarlılığı oldukça yüksektir. Sıvılı Termometreler Bunlarla birlikte günümüzde dijital termometreler bir çok alanda yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. © Coşku Yayınları Sıvılı termometreler ise, cıvalı termometreler (laboratuvar ve hasta termometresi) ve alkollü termometre ler (duvar termometresi) olarak iki ye ayrılabilir. Sıvılı termometreler cıva ve renklendirilmiş alkolden yapılan laboratuvar, duvar ve hasta termometreleri dir. Cıva ve alkolün genleşmesi ve büzülmesi sıcaklıkla orantılıdır. Cıva ve alkolün donma ve kaynama sıcaklıkları incelendiğinde, havanın sıcaklığının – 42 °C olduğu bir günde, bu sıcaklığı cıvalı termometre ile ölçemeyiz. Aynı şekilde, deniz seviyesinde kaynamakta olan suyun sıcaklığını alkollü termometre ile ölçemeyiz. Çünkü deniz seviyesinde su 100 °C ta kaynar. Alkolün kaynama noktası 78 °C olduğundan yeterli olamaz Metal Termometreler Metal termometreler; cıvalı ve alkollü ter- mometreler ile ölçü lemeyen yüksek sıcaklıkları ölçmek için kullanılır. Metal termometreler ile 1600 °C ye kadar olan sıcak- lıklar ölçülür. Metallerin genleşme özelliği esasına göre çalışırlar. Fırın ve fabrikalarda kullanılır. Fırın Sıcaklıkları Gibi Yüksek Sıcaklıklar Metal Termometrelerle Ölçülür. 5. Ünite : Isı ve Sıcaklık / Isı, Sıcaklık ve İç Enerji 191 Sıra Sizde - 4 Örnek 4 P ve R maddelerinin eriErime Kaynama me ve kaynama noktala- Madde Noktası Noktası rı tablodaki gibidir. Bu maddelerin sıvılarının kullanıldığı P ve R termometreleriyle ilgili, C) Üç D) Dört 357 °C B) Yalnız II A) Yalnız I E) Beş D) I ve III C) I ve II E) I, II ve III Isı Enerjisi Birimleri Sıcaklık termometre ile ölçülür. Farklı bilim adamları tarafından farklı termometreler ortaya konulup sıcaklık birimleri (°C, °F, K) bu termometrelere göre adlandırılmıştır. Cevap B © Coşku Yayınları Suyun kaynama noktası 100 °C tır. Kaynama noktası 100 °C ın üzerindeki sıvıların kullanıldığı termometreler; X ve Y olduğu için bu termometrelerle suyun kaynama sıcaklığı ölçülebilir. Isı bir enerji çeşididir. Dolayısıyla ısının birimi de enerji birimleridir. Sıcaklıkta olduğu gibi enerjide de farklı birimlendirmeler söz konusu olabilmektedir. Herhangi bir sıcaklık biriminin bir başka birim cinsinden karşılığı olduğu gibi bir enerji biriminin de farklı bir enerji birimi cinsinden eşdeğeri vardır. En yaygın ve bilinen enerji birimi joule (jul) dür. Isı enerjisi için yaygın olarak kullanılan enerji birimi ise calori (kalori) dir. Örnek 5 1 calori = 4,19 joule I. 45 °C sıcaklık 15 °C sıcaklığın üç katıdır. ll. Metal çiftli termometre ile yüksek sıcaklıklar ölçülebilir. lll. Cıvalı termometre ile –273 °C ölçülebilir. Sağlıklı beslenme için aldığımız gıdaların enerji değerlerini bilmemiz gerekebilir. Yukarıda verilenlerden hangileri doğrudur? B) Yalnız II D) I ve III –30 °C yargılarından hangileri doğrudur? Sıvılı termometreler, kullanılan sıvının donma ve kaynama sıcaklıkları aralığındaki değerleri ölçebilir. R III. R termometresi kutuplarda her zaman kullanılamaz. Çözüm A) Yalnız I 78 °C II. P termometresiyle suyun kaynama noktası ölçülebilir. Bu sıvılar kullanılarak yapılmış sıvılı termometrelerden kaç tanesi ile suyun kaynama sıcaklığı ölçülebilir? B) İki 20 °C I. P termometresi, hasta termometresi olarak kullanılabilir. X, Y, Z, T, U sıvılarının donma ve kaynama noktaları tablodaki gibidir. A) Bir P C) I ve II E) I, II ve III Çözüm 45; 15 in üç katı olsa bile, Kelvin termometresine göre 45 °C = 318 K ve 15 °C = 288 K dir. 318; 288 in üç katı değildir. (l yanlış) Yine gıdalar için yaygın olarak kullanılan enerji birimi de kaloridir. Metal termometreler yüksek sıcaklıkları ölçmek için kullanılır. (ll doğru) Büyük enerji değerlerini daha az rakamla ifade edebilmek için enerji birimlerinin üst katları kullanılır. Cıvanın donma noktası –39 °C olduğundan cıvalı termometreler bu sıcaklığın altındaki sıcaklıkları ölçemez. (lll yanlış) Cevap B 192 5. Ünite : Isı ve Sıcaklık / Isı, Sıcaklık ve İç Enerji 1000 Joule = 1 kilojoule (kJ) 1000 calori = 1 kilocalori (kcal) dir. ­­ Kazanım 9.5.1.4 Öz ısı ve ısı sığası kavramlarını açıklar. Öz Isı Bir maddenin 1 gramının sıcaklığını 1 °C artırmak için verilmesi gereken ısı miktarına öz ısı denir. Öz ısıya özgül ısı da denir. Öz ısı c ile gösterilir ve maddeler için ayırt edici bir özelliktir. Yani aynı şartarda arı maddelerin öz ısıları farklıdır. Kütlesi m, öz ısısı c olan bir maddenin sıcaklığını ∆T kadar değiştirmek için verilmesi ya da alınması gereken © Coşku Yayınları ısı enerjisi, Q = m ⋅ c ⋅ ∆T eşitliği ile bulunur. Kütle (m); gram, öz ısı (c); cal/g⋅°C, sıcaklık değişimi ( ∆T); °C cinsinden alınırsa, ısı enerjisi calori cinsinden bulunur. ∆T sıcaklık değişimi, ∆T = Tyüksek – Tdüşük tür. Isı Sığası ­ Bir maddenin sıcaklıBazı maddelerin cal / g .°C ğını 1 °C artırmak için o cinsinden öz ısıları maddeye verilmesi gereken ısı miktarına o maddenin ısı sığası denir. Ayrıca bir maddenin kütlesi ile öz ısısının çarpımına (m.c) ısı sığası denir. Isı sığası madde miktarına bağlı olup ayırt edici özellik değildir. Öz ısısı küçük olan maddelerin sıcaklık değişimleri büyük olur. Mesela cıvanın öz ısısı suyunkinin yaklaşık 30 da 1 i olduğu için eşit kütleli su ve cıvaya eşit ısılar verildiğinde cıvanın sıcaklık artışı suyunkinin 30 katı olur. Suyun öz ısısının büyük olmasının değişik etkileri vardır. Su ısıtma ve soğutma teknolojisinde kullanılmaktadır. Maddelerin sıcaklıkları; aldıkları veya verdikleri ısı ile doğru orantılı olarak değişir. Bunun için maddelerin sıcaklık - ısı grafiklerinin eğimi sabittir. Evrendeki en büyük ve en küçük sıcaklık değerleri Evrende gerçekleşen olaylar farklı farklı sıcaklıklarda gerçekleşmektedir. Teorik olarak evrende bilinen en yüksek sıcaklık Güneş merkezinin sıcaklığıdır. Bu sıcaklık değeri 14 milyon derece Celcius’tur. Evrende teorik olarak bilinen en düşük sıcaklık değeri –273,15 °C tur. Bu sıcaklığa mutlak sıfır noktası denir ve bu değere pratik olarak ulaşmak mümkün değildir. Grafiğin eğimi 1/mc yi verir. Yani eğim ısı sığası (m.c) ile ters orantıldır. 5. Ünite : Isı ve Sıcaklık / Isı, Sıcaklık ve İç Enerji 193 Örnek 7 Öz ısı maddeler için ayırt edici özelliktir. Isı sığası maddeler için ayırt edici özellik değildir. Sıcaklık - ısı grafiği ile sıcaklık - zaman grafiği şekil olarak benzerdir. Zaman ekseni ısı ekseni gibi düşünülüp her bir zaman dilimi için eşit ısı değerleri alınabilir. Sıcaklık - ısı grafiklerinden maddelerin ısı sığaları karşılaştırılabilir. Maddelerin kütleleri arasındaki ilişki biliniyorsa maddelerin öz ısıları da karşılaştırılabilir. K, P maddelerinin sıcaklık - zaman grafikleri ve kütle grafikleri şekildeki gibidir. Bu maddelerin ısı sığaları ve öz ısılarını karşılaştırınız. (Makaralar özdeş ısıtıcılarla ısıtılıyor.) Çözüm K, P maddeleri sırasıyla 2t, 4t süreyle ısı değişimine uğramış, ısı değişimleri bu sürelerle orantılı olduğu için bu ısılara sırasıyla 2Q, 4Q diyebiliriz. Örnek 6 Sıcaklık değişimleri de yine grafikten; K için; T den 3T ye DTK = 3T – T den 2T dir. Öz ısıları sırasıyla c, 3c kütleleri m, 2m olan K, L cisimleri ısıtıcılarla t süre ısıtıldığında sıcaklık değişimleri eşit oluyor. B) 4 A) 2 C) 5 D) 6 E) 8 Çözüm K ve L nin sıcaklık değişimlerinin eşit olduğu verilmiştir. (∆T1 = ∆T2= ∆T) K nin aldığı ısı enerjisi, © Coşku Yayınları Bu sürede K nin aldığı ısı miktarı Q ise, L ninki kaç Q olur? P için; 0 den 2T ye DTP = 2T – 0 dan 2T dir. Grafiklerin eğimleri ısı sığasının çarpmaya göre tersine eşittir. K için eğim: 2T/2Q = 1 ise, P için eğim: 2T/4Q = 1/2 olur. K nin eğimi P ninkinden büyük olduğu için ısı sığası P nin ısı sığasından küçüktür. Q = m.c DT bağıntısından c değerleri çekilir. Isı ve sıcaklık değişim değerleri yukarıda ifade edildiği haliyle alınıp, kütleler ise ikinci grafikte verildiği gibi alınır. K için: 2Q = m.cK 2T den cK = c ise, P için: 4Q = 2m.cP 2T den cP = c olur. Dolayısıyla cK = cP dir. Q = m ⋅ c ⋅ ∆T olduğuna göre, L ninki, QL = 2m ⋅ 3c ⋅ ∆T QL = 6m ⋅ c ⋅ ∆T = 6Q olur. Cevap D Sıra Sizde - 6 Sıra Sizde - 5 Öz ısısı yaklaşık 0,03 olan 100 g cıvaya Q kadar ısı verildiğinde sıcaklığı 20 °C tan 60 °C a çıkıyor. m kütleli K ve 2m kütleli L metallerine ait sıcaklık - verilen ısı grafiği şekildeki gibidir. Buna göre, Q kadar ısı 100 g suya verilseydi suyun sıcaklığı 0 °C tan kaç °C a çıkardı? Buna göre, metallerin öz ısıları oranı cK / cL kaçtır? (csu = 1 cal/g.°C) A) 1,2 B) 1,4 C) 2 D) 12 E) 16 194 5. Ünite : Isı ve Sıcaklık / Isı, Sıcaklık ve İç Enerji A) 1 B) 1 2 C) 1 4 D) 2 E) 4 Kazanım Pekiştirme - 1 Kazanım Pekiştirme - 3 Aşağıdaki cümlelerde bırakılan boşluklara uygun olan sözcükleri yazınız. Eşit kütleli cisimlere verilen ısılar ve cisimlerin sıcaklık değişimleri şekilde belirtildiği gibidir. 1. ....................... bir maddenin taneciklerinin ortalama Buna göre, cisimlerin yapıldığı maddelere ait özgül ısıları arasındaki ilişkiyi belirtiniz. kinetik enerjisinin bir ölçüsüdür. 2. Sıcaklıkları farkından dolayı iki madde arasında aktarılan enerjiye .............................. denir. 3. ............................. termometresi buzun erime nok- tasını 273 derece, su buharının yoğunlaşma noktasını ise 373 derece gösterir. 4. – 273 °C lik sıcaklık ....................... ....................... noktası olarak tanımlanır. 5. ..................... ..................... bir maddenin taneciklerinin sahip olduğu kinetik ve potansiyel enerjilerin toplamıdır. 6. Bir maddenin birim kütlesinin sıcaklığını 1 K değiş- tirmek için gerekli olan ısı miktarına .................... .................. denir. Kazanım Pekiştirme - 4 / Bulmaca 7. Birim sıcaklık başına düşen ısı enerjisine ..................... ..................... denir. 1. Atmosferin ısıyı tutma etkisi © Coşku Yayınları 8. Sıcaklık .......................... ile ölçülür. 7. Bir maddenin taneciklerinin ortalama hareket enerjisinin ölçüsü 2. Katı hâlden sıvı hâle geçme 8. Sıcaklık ölçer 3. Bir termometre çeşidi 9. Suyun donma sıcaklığını sıfır gösteren sıcaklık birimi 4. Bir enerji türü 5. Bilimsel sıcaklık birimi 10. Atmosferin sıcaklığının artması durumu 6. Isı enerjisi birimi Kazanım Pekiştirme - 2 Aşağıdaki cümleleri doğru - yanlış olarak değerlendiriniz. 1.Termometre kendi sıcaklığını ölçer. 2.Isı sığası, özgül ısı gibi ayırt edici bir özelliktir. 3.Sıvılı termometrelerde su da kullanılır. 4.Düşük sıcaklıklar gazlı termometreler ile ölçülür. 5.Fırın ve fabrikalarda metal termometreler kullanılır. 6.Ölçülebilecek en küçük sıcaklık değeri 0 K ya da –273 °C dir. 7.Aynı ortamda farklı birimlere göre ölçeklendirilmiş termometreler aynı değeri gösterir. 8.Aynı cins sıvı kullanılan iki termometreden kılcal borusu daha ince olan daha duyarlıdır. 5. Ünite : Isı ve Sıcaklık / Isı, Sıcaklık ve İç Enerji 195 Kazanım Değerlendirme Testi - 1 1. 5. I. Sıcaklık termometre ile ölçülür. II. Bir cismin sıcaklık farkından dolayı aldığı ya da verdiği enerji, ısı olarak adlandırılır. I. 50 °C, 100 °C ın yarısıdır. II. Katı, sıvı, gazlı ve plazmalı olmak üzere dört çeşit termometre vardır. III. Isı birimlerinden biri de joule dür. III. Sıcaklık enerji çeşididir. Yukarıda verilenlerden hangileri doğrudur? IV. Sıcaklığın birimi kaloridir. V. 2 kilokalori 2000 kaloridir. A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve II C) Yalnız III VI. Bir bardak sıcak suyun ısısı, bir bardak ılık suyun ısısından fazladır. E) I, II ve III Yukarıda verilenler doğru (D) ve yanlış (Y) olarak işaretlenirse kaç tanesi Y olur? B) 2 A) 1 2. C) 3 D) 4 E) 5 I. Sıcaklık bir maddedeki moleküllerin ortalama kinetik enerjisinin bir göstergesidir. II. Isı enerjisi termometre ile ölçülür. III. –123 °C sıcaklık 27 °C sıcaklığın yarısıdır. IV. Gazlı termometre ile buzhanelerdeki sıcaklıklar ölçülebilir. Termometrelerle ilgili; I. Çok yüksek sıcaklıklar, metal termometrelerle ölçülür. Yukarıda verilenlerden kaç tanesi yanlıştır? II. Hasta termometreleri, yaklaşık 35 °C ile 42 °C sıcaklıkları arasını ölçen hassas termometrelerdir. B) 2 C) 3 D) 4 E) 5 © Coşku Yayınları V. 150 °C sıcaklığı cıvalı ve alkollü termometrenin her ikiside ölçer. A) 1 3. 6. III. Sıvılı bir termometre, termometrede kullanılan sıvının kaynama ve donma noktaları arasındaki sıcaklıkları ölçer. yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I Bir X sıvısının kaynama noktası 120 °C, donma noktası 20 °C tır. B) Yalnız II D) II ve III C) I ve II E) I, II ve III X sıvısının kullanıldığı sıvılı bir termometre ile aşağıdaki sıcaklıklardan hangisi ölçülemez? A) –20 B) 50 C) 60 D) 100 E) 110 7. 4. Metal termometreler için; I. Diğer termometrelerle ölçülemeyen yüksek sıcaklıklar ölçülür. II. Metallerin genleşme özelliğinden faydalanılır. III. Fırın ve fabrikalarda kullanılır. yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I D) II ve III B) Yalnız II C) I ve II E) I, II ve III 196 5. Ünite : Isı ve Sıcaklık / Isı, Sıcaklık ve İç Enerji X, Y, Z termometrele rinde arı suyun kaynama ve donma noktaları şekildeki gibidir. X termometresi 320 °X yi gösterirken Y termo metresi aynı sayıyı, Y termometresi 80 °Y yi gösterirken Z termometresi aynı sayıyı göstermektedir. Buna göre, Z termometresinde suyun donma noktası kaç °Z dir? A) 100 B) 20 C) – 10 D) – 20 E) – 100 Kazanım Değerlendirme Testi - 1 8. Sıvılı K, L, M termometrelerinde kullanılan sıvıların donma ve kaynama sıcaklıkları tablodaki gibidir. 11. Kütleleri farklı olan En yüksek ve en düşük sıcaklıklar bu termometrelerden hangileri ile ölçülebilir? En düşük A) L K B) L M C) M K D) M L E) K M A) K ile L aynı olabilir, M kesin farklıdır. B) K ile M aynı olabilir, L kesin farklıdır. C) L ile M aynı olabilir, K kesin farklıdır. D) Üçü de aynı olabilir. E) Üçü de kesinlikle farklıdır. Bu termometre ile aşağıdaki sıcaklıklardan hangisi ölçülemez? birbirine bağlı değişim grafiği şekildeki gibidir. B) 297 K D) 353 K 12. X ve Y termometrelerinin Sıvılı bir termometrede kullanılan sıvının kaynama noktası 120 °C, donma noktası –20 °C dir. A) 243 K Buna göre, bu maddelerin aynı cinsten olup olmadığı hakkında ne söylenebilir? C) 300 K E) 390 K © Coşku Yayınları 9. En yüksek saf K, L, M sıvılarının sıcaklıklarının, sıvıya verilen ısı enerjisine bağlı değişim grafiği şekildeki gibidir. Buna göre, Y termometresi 40 °Y yi gösterirken X termometresi kaç °X i gösterir? A) 20 B) 25 C) 30 D) 40 E) 60 10. 13. Arı haldeki K, L, M mad delerinin kütle - ısı sığası grafiği şekildeki gibidir. Özdeş kaplarda belirtilen yüksekliklerde su varken Şekil - I, Şekil - II ve Şekil - III teki özdeş ısıtıcılarla aynı ortamda ısıtılıyor. Eşit süre sonunda suların sıcaklığı şekil sırasına göre, T1, T2, T3 olduğuna göre, bunlar arasındaki ilişki nedir? K nin öz ısısı cK, L ninki cL, M ninki cM olduğuna göre, bunlar arasındaki ilişki nedir? A)T1 < T2 < T3 B) T2 < T1 < T3 B) cM < cL < cK A) cK < cL < cM C) T1 = T2 < T3 D) T3 < T1 = T2 C) cK = cL = cM 1-E E) T3 < T2 < T1 2-B 3-A 4-E 5-E 6-E 7-E 8-A 9-A 10-C 11-D D) cL < cK < cM E) cM < cK < cL 12-C 13-A 5. Ünite : Isı ve Sıcaklık / Isı, Sıcaklık ve İç Enerji 197 Kazanım Değerlendirme Testi - 2 5. 1. K ve L bardaklarındaki suların tanecik hareketlilikleriyle ilgili modeller şekildeki gibidir. Bu maddelerin sıcaklık değıişimleri sırasıyla DTX, DTY, DTZ olduğuna göre, bunlar arasındaki ilişki nedir? K ve L bardaklarındaki sulara ait aşağıda verilen niceliklerden hangisi kesinlikle farklıdır? A) DTX > DTY > DTZ B) DTY = DTZ > DTX C) DTZ > DTY = DTX D) DTZ > DTY > DTX A) sıcaklık 2. X, Y, Z maddelerine verilen ısı miktarları ve bu maddelerin ısı sığaları tablodaki gibidir. B) kütle D) iç enerji C) ısı E) DTX = DTY > DTZ E) Öz ısı 6. Özdeş K ve L bardaklarında şekilde belirtilen sevilerde 80 °C sıcaklığında su vardır. A) Buna göre, Aşağıdakilerden hangisi ısı sığası birimidir? cal °C B) kilogram °C C) D) kilogram ⋅ cal cal kilogram E) cal ⋅ kilogram II. K deki suyun iç enerjisi L dekinden küçüktür. III. K ve L deki suların ortalama tanecik hızları eşittir. yargılarından hangileri söylenebilir? A) Yalnız I 3. B) I ve II D) II ve III C) I ve III © Coşku Yayınları I. K deki suyun ısısı L dekinden küçüktür. 7. Bağımlı değişken “sıcaklık değişimi” bağımsız değişkenin “kütle” olduğu ardışık iki deneye ait veriler aşağıdakilerden hangisi olabilir? E) I, II ve III Isı sıcaklık ile ilgili olarak aşağıdaki ifadelerden hangisi söylenemez? 1. deney 2. deney madde madde ýsýtma cinsi miktarý süresi madde madde ýsýtma cinsi miktarý süresi A) su 200 g 3 dk su 200 g 7 dk B) su 200 g 5 dk su 500 g 7 dk C) su 200 g 5 dk su 500 g 5 dk D) su 200 g 5 dk su 200 g 5 dk E) su 200 g 5 dk su 400 g 10 dk A) Isı, transfer edilen enerji miktarıdır. B) Bir maddeye ısı enerjisi verildiğinde maddenin iç enerjisi artar. C) Isı alan maddenin sıcaklığı artar. D) Bir madde kendinden daha soğuk bir ortama konulduğunda iç enerjisi azalır. E) Sıcaklığı büyük olan maddenin ısısı büyüktür. 4. 8. X, Y, Z maddelerinin kütle, öz ısı ve sıcaklık değişimleri tablodaki gibidir. “Isı sığası” aşağıdaki çarpımlardan hangisidir? Bu maddelere verilen ısılar sırasıyla QX, QY, QZ olduğuna göre, bunlar arasındaki ilişki nedir? A) Kütle ⋅ sıcaklık B) Kötlü ⋅ öz ısı A)QX = QY = QZ B) QX > QY > QZ C) Sıcaklık ⋅ öz ısı D) Isı ⋅ sıcaklık C) QY > QZ > QX D) QX = QY > QZ E) Isı ⋅ kütle 198 5. Ünite : Isı ve Sıcaklık / Isı, Sıcaklık ve İç Enerji E) QY > QX = QZ Kazanım Değerlendirme Testi - 2 9. X ve Y demir parçalarının sıcaklık - aldıkları ısı grafikleri şekildeki gibidir. 1 4 Buna göre, Reyhan’ın yaptığı bu deneyde; 1 2 B) zeneğinde termometre ile suyun sıcaklığını ölçen Reyhan, 5 er dakika arayla ısıtıcının ısı verme hızını arttırıp sıcaklıkları kontrol ediyor. X in kütleisi mX, Y nin kütlesi mY olduğuna göre, oranı kaçtır? A) 12. Resimde verilen deney dü- C) 1 D) 2 E) 4 I. Su miktarı, sabit değişkendir. II. Isı hızı, bağımsız değişkendir. III. Sıcaklık değişimi, bağımlı değişkendir. verilenlerden hangileri doğrudur? 10. Özdeş ısı kaynaklarıy- la ısıtılan X, Y, Z cisimlerinin sıcaklık - zaman grafikleri şekildeki gibidir. Y nin ısı sığası 2C olduğuna göre, X ve Z nin ısı sığaları nedir? X in C B) 2C 2C C) C C D) C 3C E) 2C 3C D) I ve III C) I ve II E) I, II ve III 13. Tabloda verilen Erime Madde Kaynama noktasý (°C) noktasý (°C) madde kullanılarak yapılan bir Metan 183 164 termometre ile, aşağıdaki sıcaklık değerlerinden hangisi ölçülemez? Y nin A) 3C B) Yalnız II A) Yalnız I © Coşku Yayınları A) –100 B) 0 C) 100 D) 150 E) 328 14. 1 calori = 4,18 joule olduğuna göre, 50 calori kaç joule dür? 11. İlk sıcaklıkları eşit olan, kütleleri m, 2m, 3m olan A) 11,9 demir parçalarına eşit ısı enerjisi veriliyor. B) 50 C) 100 D) 200 E) 209 Bu parçaların özkütlelerinin grafikleri aşağıdakilerden hangisi olabilir? 15. Özdeş ısıtıcılarla ısıtılan eşit kütleli K, L, M cisimlerinin sıcaklık – zaman grafikleri şekildeki gibidir. 1-A 2-D 3-E 4-B 5-D 7-C 8-A 9-B 10-D A) cK < cL < cM B) cM < cL < cK C) cL < cK < cM D) cK = cM < cL 6-A Cisimlerin öz ısıları sırasıyla cK, cL, cM olduğuna göre, bunlar arasındaki ilişki nedir? 11-C E) cL < cK = cM 12-E 13-E 14-E 15-E 5. Ünite : Isı ve Sıcaklık / Isı, Sıcaklık ve İç Enerji 199 BÖLÜM 2 HÂL DEĞİŞİMİ ve ISIL DENGE Kazanım 9.5.2.1 Ortamdan enerji alınması veya ortama enerji verilmesi ile hâl değişimi arasındaki ilişkiyi açıklar. Hâl Değiştirme Isıtılan ya da soğutulan madde hal değiştirebilir. Bir madde ısıtıldıkça yani kendisine ısı enerjisi verildikçe maddeyi oluşturan moleküller arası uzaklıklar artar ve çekim kuvveti azalır. Bir noktadan sonra madde hal değiştirir. Katı ise sıvı, sıvı ise gaz hale geçebilir. Madde dışarıya ısı enerjisi verdiğinde de gaz halden sıvı ya da sıvı halden katı hale geçiş gözlenebilir. Örneğin, deniz düzeyinde yani 76 cm-Hg basınç altında buzun erime sıcaklığı 0 °C ve aynı şartlarda suyun da donma noktası 0 °C tur. Sıvı cıvanın donma ve katı haldeki cıvanın da erime sıcaklıkları –39 °C tur. Erime ve Donma Isısı Cýva 11,28 0 °C sıcaklıktaki 1 gram buzun erimesi için gerekli ısı enerjisi 334,4 joule iken, 0 °C sıcaklıktaki 1 gram suyun donması için çevreye verdiği ısı enerjisi de 334,4 jouledür. Kurþun 22,57 Demir 117,04 Bakýr 175,56 Alüminyum 321,02 Buz 334,4 Bir maddenin erimesi için gerekli ısı miktarı ya da donması için vereceği ısı miktarı o maddenin kütlesi ile doğru orantılıdır. Bu ısı miktarı aşağıdaki bağıntı ile hesaplanır. Q=m⋅L Q: alınan ya da verilen ısı, m: kütle (g), L: erime ya da donma ısısıdır. Hâl değiştirme ısısı (L) nin birimi J/g alındığında Q nun birimi joule, L nin birimi cal/g alındığında Q nun birimi kalori olur. © Coşku Yayınları Erime ve Donma Bir maddenin sabit basınç altında katı halden sıvı hale geçtiği sıcaklık değerine o maddenin erime sıcaklığı ya da erime noktası denir. Aynı maddenin sıvı halden katı hale geçtiği sıcaklığa da donma sıcaklığı ya da donma noktası denir. Dolayısıyla bir maddenin erime sıcaklığı donma sıcaklığına eşittir. Genelde; erime ısısı Le ile donma ısısı Ld ile gösterilir. Madde katı halde iken moleküller arası çekim kuvveti en büyüktür. Madde, gaz halde iken ise moleküller arası çekim kuvveti yok denecek kadar azdır. Bir maddenin aldığı ısı enerjisi etkisiyle katı halden sıvı hale geçmesine erime, bu maddenin dışarıya verdiği ısı enerji ile sıvı halden katı hale geçmesine ise donma denir. Bir maddenin erime ısısı aynı zamanda o maddenin donma ısısına eşittir. Maddeler hâl değiştirirken sıcaklığı değişmez. Bir maddenin erime sıcaklığı, donma sıcaklığına eşittir. Bir maddenin erime ısısı, donma ısısına eşittir. Erime sıcaklığı, donma sıcaklığı, erime ısısı, donma ısısı maddeler için ayırt edici özelliklerdir. Örnek 8 Erime sıcaklığındaki 1 kg buzu eriten ısı miktarı; erime sıcaklığındaki kaç kg demiri eritebilir? (Lbuz = 333 J/g; Ldemir = 111 J/g alınız.) Çözüm Erime sıcaklığındaki katı saf bir maddenin 1 gramının tamamen sıvı hale geçmesi için o maddeye verilmesi gereken ısı enerjisine o maddenin erime ısısı denir. Buza verilmesi gerken ısıya Q diyelim. Donma sıcaklığındaki saf bir sıvının 1 gramının katı hale geçmesi için sıvının dışarıya verdiği ısı enerjisine o maddenin donma ısısı denir. Q = 1000.333 = 333000 J dür. Bu ısının eritebileceği demir kütlesine m dersek; Erime ve donma ısıları farklı cins maddeler için farklı değerler aldığı için maddeler için ayırt edici özelliktir. 200 5. Ünite : Isı ve Sıcaklık / Hâl Değişimi ve Isıl Denge Q = m.Lbuz bağıntısından (1 kg buz 1000 g dır.) Q = m.Ldemir bağıntısından; 333000 = m.111 den m = 3000 g; 3 kg demir eritir. 100 °C sıcaklıktaki 1 gram buharın yoğuşması için çevreye verdiği ısı enerjisi de 2257 jouledür. Sıra Sizde - 7 Genelde; buharlaşma ısısı Lb ile yoğuşma ısısı Ly ile gösterilir. Donma sıcaklığındaki 500 g cıvanın donması için verdiği ısının tamamını, erime sıcaklığındaki kurşun alıyor. Bir maddenin buharlaşması için gerekli ısı miktarı ya da yoğuşması için vereceği ısı miktarı o maddenin kütlesi ile doğru orantılıdır. Bu ısı miktarı aşağıdaki bağıntı ile hesaplanır. Buna göre, kaç gram kurşun erir? (Lcıva = 11 J/g; Lkurşun = 22 J/g alınız.) A)100 B)125 C)250 D)500 Q=m⋅L E)1000 Q: alınan ya da verilen ısı, m: kütle (g), L: buharlaşma ya da yoğuşma ısısıdır. Kaynama ve Yoğuşma Sıvı haldeki bir maddenin aldığı ısı etkisiyle gaz haline geçmesine buharlaşma denir. Maddenin aldığı ısı arttığında sıvının sıcaklığı da artar ve meydana gelen gelen buhar basıncı sıvı yüzeyine etki eden basınca eşit hale gelir. Bundan sonra sıvının sıcaklığı yükselmez. Bu duruma kaynama denir. Sıvının ulaştığı sıcaklığa da kaynama sıcaklığı ya da kaynama noktası denir. Örnek 9 Kaynama sıcaklığındaki 200 g suyu buharlaştıran ısı miktarı; erime sıcaklığındaki kaç g buzu eritebilir? (Suyun buharlaşma ısısını, buzun erime ısısının 6,75 katı alınız.) Gaz haldeki bir maddenin ısı enerjisi vererek sıvı hale geçmesine yoğuşma denir. Gazın yoğuşarak sıvı hale geçtiği sıcaklığa yoğuşma sıcaklığı ya da yoğuşma noktası denir. Bir maddenin kaynama sıcaklığı, yoğuşma sıcaklığına eşittir. © Coşku Yayınları Çözüm Lb = 6,75L; Le = L alalım Suya verilmesi gerken ısıya Q diyelim. Q = m.Lb bağıntısından Q = 200.6,75L = 1350L olur. Bu ısının eritebileceği buzun kütlesine m dersek; Q = m.Le bağıntısından; 1350L = m.L den Isınma Soğuma Eğrisi (Hâl Değiştirme Grafiği) Buharlaşma ve Yoğuşma Isısı Buharlaşma ve yoğuşma ısıları maddeler için ayırt edici özelliktir. Yoğuşma sıcaklığındaki saf bir gazın 1 gramının sıvı hale geçmesi için gazın dışarıya verdiği ısı enerjisine o maddenin yoğuşma ısısı denir. Kaynama sıcaklığındaki saf, sıvı bir maddenin 1 gramınının tamamen gaz hale geçmesi için o maddeye verilmesi gereken ısı enerjisine o maddenin buharlaşma ısısı denir. m = 1350 g olarak bulunur. Bir maddenin buharlaşma ısısı aynı zamanda o maddenin yoğuşma ısısına eşittir. 100 °C sıcaklıktaki 1 gram suyun, buharlaşması için gerekli ısı enerjisi 2257 joule iken 5. Ünite : Isı ve Sıcaklık / Hâl Değişimi ve Isıl Denge 201 Suyun Isınma Eğrisi (Hâl Değiştirme Grafiği) Sıra Sizde - 8 Bir parça buz ısıtıldığında, buz sıcaklığı 0 °C olana kadar ısınır. Buzun sıcaklığı 0 °C olduktan sonra buz tamamen eriyene kadar (su - buz karışımı) sıcaklığı değişmez. Bu esnada verilen ısı buzun hal değiştirmesine neden olmuştur. Buz tamamen 0 °C sıcaklıkta su haline geldikten sonra verilen ısı suyun sıcaklığının 100 °C a kadar yükselmesine sebep olur. Suyun sıcaklığı 100 °C olduktan sonra su tamamen buharlaşana kadar suyun sıcaklığı değişmez. Tamamen buhar hale geçtikten sonra verilen ısı buharın sıcaklığının artmasına neden olur. Sýcaklýk (°C) 20 g lık buz, sıcaklığı T ola na kadar düzgün bir şekilde ısıtılıyor. Buzun sıcaklık - zaman garafiği şekildeki gibi olduğuna göre, buza verilen ısı kaç cal dir? (Lbuz = 80 cal/g; csu = 1 cal/g.°C) A)80 Buhar Su+Buhar 100 B)160 D) 1600 C)320 E) 3200 Su 0 T Buz Verilen Isý Buz+Su Q1 Q2 Örnek 11 © Coşku Yayınları Buzun erime ısısı Le = 334,4 J/g, suyun buharlaşma ısısı Lb = 2257 J/g yani Le < Lb olduğundan, buzu eritmek için verilen DQ1 ısısı, aynı miktar suyu buharlaştırmak için verilen DQ2 ısısından küçüktür. DQ1 < DQ2 dir. Örnek 10 K ve L sıvılarının sıcaklık ısı grafikleri şekildeki gibidir. Buna göre; l. K nin kaynama noktası L ninkinden büyüktür. ll. K nin buharlaşma ısısı L ninkinden büyüktür. lll. Kaynama sıcaklığındaki K ve L den; L yi buharlaştırmak için verilen ısı K ninkinden büyüktür. yargılarından hangileri kesinlikle doğrudur? Çözüm Grafiklerde yatay eksenlerin başladığı sıcaklık değerleri kaynama sıcaklıklarıdır. K nin yatay ekseni daha yukarıda olduğu için kayanma sıcaklığı L ninkinden büyüktür. Grafiklerde yatay eksenlerdeki kısımlarda verilen ısılar K için Q dan 3Q ya 2Q kadar, L için 2Q dan 5Q ya 3Q kadardır. Hal değiştirme için verilen 2Q ve 3Q luk bu ısılar; Q = m.Lb şeklinde yazılır. Kütleler bilinmediği için K ve L nin buharlaşma ısıları karşılaştırılamaz. (l. ve lll. yargılar kesin doğru, ll. için kesin birşey söylenemez.) 202 5. Ünite : Isı ve Sıcaklık / Hâl Değişimi ve Isıl Denge Katı bir maddenin sıcaklık - zaman grafiği şekildeki gi bidir. Bu madde, eşit zaman aralıkların da eşit ısı enerjisi verdiğine gö re, bu maddenin yoğuşma ısısının donma ısısına oranı (Ly/Ld) kaçtır? A) 3 4 B) 4 5 C) 5 4 D) 4 3 E) 3 2 Çözüm Grafiğe göre maddenin 50 cal ile 125 cal arasında verdiği (125 – 50 = 75 cal lik) enerji yoğuşma sırasında dışarı verilen enerjidir. Grafiğe göre maddenin 190 cal ile 250 cal arasında verdiği (250 – 190 = 60 cal lik) enerji donma sırasında dışarı verilmiştir. Bu iki enerji hal değiştirme bağıntılarında yerine yazılarak ; Q = m.Ly den 75 = m.Ly Q = m.Ld den 60 = m.Ld elde edilir. LY 5 olarak bulunur. = Buradan Ld 4 Cevap C Kazanım 9.5.3.1 Isıl denge kavramının sıcaklık farkı ve ısı kavramlarıyla olan ilişkisini açıklar. Aynı sıcaklıktaki maddeler arasında ısı alış verişi olmaz. Isıl Denge Isının akış yönü daima sıcak olan maddeden soğuk olan maddeye doğrudur. Sıcaklıklar eşitlendiğinde maddeler ısıl dengeye gelmiştir denilir. Isı Alışverişi Buzdolabından çıkarıp masaya bıraktığımız bir şişe meyve suyu bir süre sonra etrafından ısı alarak sıcaklığı yükselir. Kaynayan yumurtaları soğuması için soğuk suyun içine bırakırız. Yumurta etrafa ısı vererek soğurken, ısı alan soğuk su ise ısınır. Soğuk bir sandalyeye oturduktan bir süre sonra sandalyenin ısındığını, elimizle dokunarak hissederiz. Örnek 12 Tüm bu örneklerde de olduğu gibi farklı sıcaklıktaki maddeler arası ısı alış verişi, maddelerin sıcaklıkları eşit oluncaya kadar sürer. Sıcaklıkları eşit olan maddeler ısı alışverişinde bulunamaz. Aşağıda verilen ve birbirine dokunan cisimlerden hangi ikisi arasında kesinlikle ısı alışverişi olur? A) Kütleleri eşit iki cisim B) 100 g ve 200 g kütleli iki cisim C) 10 °C ve 50 °C sıcaklıklardaki iki cisim D) Sıcaklıkları eşit iki cisim E) Özkütlesi 1 g/cm3 ve özkütlesi 2 g/cm3 olan iki cisim © Coşku Yayınları Isıca yalıtılmış bir ortamda, sıcaklığı yüksek olan madde sıcaklığı düşük olan maddeye ısı verir. Bu ısı alış verişi maddeler eşit sıcaklığa ulaşıncaya kadar devam eder. Çözüm Isı alışverişi sıcaklıkları farklı cisimlerin arasında olur. Bunun haricinde maddelere ait diğer özelliklerin farklı olup olmaması önemli değildir. Dolayısıyla 10 °C ve 50 °C sıcaklıklardaki cisimler arasında kesinlikle ısı alışverişi olur. Cevap C Bu ısı aktarımı sonucunda, alınan ısı verilen ısıya eşit olur. Isı alış verişinde bir maddenin verdiği ısı enerjisi diğer madde tarafından alındığı için alınan enerji verilen enerjiye eşittir. Isı da zaten alınan ya da verilen enerji olarak tanımlanmıştı. m1 kütleli, c1 öz ısılı ve T1 °C sıcaklığındaki sıvı ile m2 kütleli, c2 öz ısılı ve T2 °C sıcaklığındaki sıvı ısıca ya lıtılmış bir kapta karıştırılırsa, karışımın sıcaklığı iki sıcaklık arasında bir değer olur. Bu değere T diyelim. T1 < T2 ise, T1 < T < T2 olur. Qalınan = Qverilen m1 ⋅ c1(T – T1) = m2 ⋅ c2(T2 – T) Bu bağıntıdan faydalanarak denge sıcaklığı bulunur. Sıra Sizde - 9 K, L, M, N maddelerinin sıcaklıkları ve kütleleri tablodaki gibidir. Buna göre, hangi iki madde arasında ısı alış verişi olmaz? A) K ile L B) K ile M D) L ile N C) L ile M E) M ile N 5. Ünite : Isı ve Sıcaklık / Hâl Değişimi ve Isıl Denge 203 Örnek 13 Örnek 14 Isıca yalıtılmış silindirik X ve Y kaplarında 20 °C ve 70 °C ta arı sular bulunmaktadır. Bu suların tamamı yeterince büyük ısıca yalıtılmış bir kaba konulup yeterli süre beklenildiğinde denge sıcaklığı 45 °C oluyor. 0 °C sıcaklıktaki 200 g buz parçası, ısıca yalıtılmış bir kapta bulunan 30 °C sıcaklıktaki 200 g su içine atılıyor. Buna göre, ısıl dengede aşağıdaki durumlardan hangisi oluşur? (Lbuz = 80 cal/g; csu = 1 cal/g.°C) Buna göre, kaplardaki sular için, I. Kütle A) 0 °C sıcaklıkta 100 g buz, 300 g su karışımıdır. II. Isı sığası B) 0 °C sıcaklıkta 125 g buz, 275 g su karışımıdır. III. Isı enerjisi değişimi C) 0 °C sıcaklıkta 150 g buz, 250 g su karışımıdır. niceliklerinden hangileri eşittir? D) Karışım, 10 °C sıcaklıkta tamamen sudur. E) Karışım, 15 °C sıcaklıkta tamamen sudur. Çözüm Çözüm Sular karıştırıldığında ısıl denge sağlanıncaya kadar alınan ısı verilen ısıya eşit demektir. Denge sıcaklığı 45 °C verildiğine göre, bu sıcaklık değeri 20 °C ve 70 °C ın aritmetik ortalamasıdır. Denge sıcaklığı, suların sıcaklıklarının aritmetik ortalaması olduğundan kütleleri eşittir. Aynı maddenin öz ısıları da eşit olacağı için m ⋅ c bağıntısına göre, ısı sığaları da eşittir. O halde kaplardaki sular için verilen tüm nicelikler eşittir. Aynı cins sıvıdan eşit kütleli karışım yapılırsa karışımın sıcaklığı, sıcaklıkların aritmetik ortalamasından bulunur. Yani, Tkarýþým = T1 + T2 den bulunur. 2 Aynı cins sıvılardan farklı kütlelerde alınarak karışım yapılırsa karışımın sıcaklığı; kütle değerleri ile sıcaklık değerlerinin çarpımlarının toplamı, kütlelerin toplamına bölümünden bulunur. Yani Tkarýþým = m1 ⋅ T1 + m2 ⋅ T2 + m3 ⋅ T3 dir. m1 + m2 + m3 Buzun tamamının erimesi için gerekli ısı; © Coşku Yayınları Buz erime sıcaklığında olduğundan dolayı aldığı ısı ile erimeye başlayacaktır. Suyun ısı kapasitesine göre buzun bir kısmı eriyebilir, karışım 0 °C sıcaklıkta su buz karışımı olur. Buzun tamamı da eriyebilir, karışım 0 °C ile 30 °C sıcaklık aralığında su da olabilir. Q = m.L bağıntısından Q = 200.80 = 16000 kaloridir. 30 °C sıcaklıktaki su, 0 °C sıcaklığa düştüğünde verdiği ısı; Q = m.c.DT bağıntısından (DT = 30 – 0 = 30 °C tur.) Q = 200.1.30 = 6000 kaloridir. Suyun vereceği ısı buzun tamamını eritemeyeceğinden dolayı, 6000 kalorilik ısının ne kadar buz (mX) eritebileceğine bakalım: Q = mX.Lbuz 6000 = mX.80 den mX = 75 gram olarak bulunur. 200 gram buzun 75 gramı eridiğinden dolayı karışım; 0 °C ta 275 gram su, 125 gram buzdan oluşur. Cevap B Isı Alışverişinde Hâl Değiştirme Sıcaklıkları farklı maddeler arasında ısı alışverişi olduğunu biliyoruz. Isı alan ya da ısı veren maddeler hâl değiştirebildiği için ısı alışverişi sırasında maddelerden biri veya bir kaçı hâl değiştirebilir. Mesela 0 °C sıcaklıktaki buz, 20 °C sıcaklıktaki su içine konulursa, sıcaklıkları farklı olduğundan dolayı aralarında ısı alışverişi olur. Su ısı verir, buz ısı alır. Buz erime sıcaklığında olduğundan, almış olduğu ısı etkisiyle erir. Suyun verdiği ısı, suyun ısı sığasına bağlı olarak buzun tamamını eritebilir veya eritemeyebilir. Buzun tamamı erimemişse 0 °C ta ısıl dengeye ulaşırlar, su buz karışımı olur. Suyun vereceği ısının yeterli olması durumda ısıl denge 0 °C ile 20 °C arasında olur. 204 5. Ünite : Isı ve Sıcaklık / Hâl Değişimi ve Isıl Denge Sıra Sizde - 10 0 °C sıcaklıktaki 100 g buz parçası, ısıca yalıtılmış bir kapta bulunan 40 °C sıcaklıktaki 500 g su içine atılıyor. Buna göre, ısıl denge sıcaklığı kaç °C tur? (Lbuz = 80 cal/g; csu = 1 cal/g.°C) A) 0 B) 10 C) 15 D) 20 E) 30 Kazanım Pekiştirme - 5 Kazanım Pekiştirme - 7 Aşağıdaki cümlelerde bırakılan boşluklara uygun olan sözcükleri yazınız. 1. Isı alışverişinde bulunan iki maddenin ulaştıkları son sıcaklığa ...................... ...................... denir. 2. Sıcaklıkları farklı iki madde birbiriyle temasa geçti- Düşey kesitleri şekildeki gibi olan ısıca yalıtılmış K, L, M kaplarında h yüksekliğinde ve 3T sıcaklığında su vardır. Kaplara 2h yüksekliğine kadar sırasıyla T1, T2, T3 sıcaklığında su ekleniyor. ğinde aktarılan enerjiye ................ enerjisi denir. 3. Bir maddenin aldığı ısı enerjisi etkisiyle katı hâlden sıvı hâle geçmesine .................... denir. 4. Bir maddenin dışarı ısı enerjisi vermesiyle sıvı hâl- K babındaki suyun denge sıcaklığı 3T, L babındaki suyun denge sıcaklığı 2T, M babındaki suyun denge sıcaklığı 4T olduğuna göre, kaplara eklenen suların sıcaklıkları arasındaki ilişkiyi aşağıdaki kutucuğa yazınız. den katı hâle geçmesine ................ denir. 5. Donma sıcaklığındaki saf bir sıvının 1 gramının tamamen sıvı hâle geçmesi için maddeye verilmesi gereken ısı enerjisine ........... .............. denir. 6. Sıvı hâldeki bir maddenin aldığı ısı etkisiyle gaz hâline geçmesine ............... denir. 7. Bir maddenin buharlaşma ısısı aynı zamanda o mad- Kazanım Pekiştirme - 8 / Bulmaca 8. Erime sıcaklığındaki buz ısı alırken ................. artmaz. Kazanım Pekiştirme - 6 © Coşku Yayınları denin ............... ................ da eşittir. 1. Sıvı hâlden katı hâle geçme 2. Gaz hâlden sıvı hâle geçme 3. Katı hâlden sıvı hâle geçme 4. Enerji alışverişinde ortak sıcaklığa ulaşma Aşağıdaki cümleleri doğru - yanlış olarak değerlendiriniz. 1.Isınan maddelerin tanecikleri arasındaki uzaklık azalır. 2. Eşit sıcaklıktaki alışverişi olmaz. maddeler arasında akışı soğuk maddeden sıcak maddeye doğrudur. 6. Sıvıların 1 gramının gaz hâle geçmesi için gerekli enerji ısı 3. Isı 5. Sıvıların maksimum sıcaklık durumu 4. Isı alışverişinde alınan ısı verilen ısıya eşit olmayabilir. 5. Erime sıcaklığı katı maddeler için ayırt edici bir özelliktir. 6. Bir maddenin erime sıcaklığına eşittir. sıcaklığı, donma 7. Hâl değiştirme ısısının birimi cal/g dır. 8. Maddeler hâl değiştirirken, sıcaklığı değişmez. 9. Normal şartlarda suyun donma sıcaklığı 0 °C tır. 5. Ünite : Isı ve Sıcaklık / Hâl Değişimi ve Isıl Denge 205 Kazanım Değerlendirme Testi - 3 1. 4. Sıvı hâldeki bir maddeye ait sıcaklık - ısı enerjisi grafiği şekilde verilmiştir. Grafikte verilen değerler bilindiğine göre maddeye ait, Cismin erime ısı sı 10 cal/g ise, katı haldeki öz ısısı kaç cal/g. °C olur? 60 °C taki katı bir cisim ısıtıldığında sıcaklık - verilen ısı grafiği şekildeki gibi oluyor. I. Sıvı hâlinin öz ısısı II. Isı sığası A) III. Kaynama ısısı 1 12 B) 1 8 C) 1 6 D) 1 3 E) 1 2 niceliklerinden hangileri bulunabilir? A) Yalnız I B) Yalnız II D) II ve III C) Yalnız III E) I, II ve III 5. Öz ısısı 1,2 cal/g ⋅ °C olan maddeye verilen ısının sıcaklığa bağlı değişim grafiği şekildeki gibidir. Buna göre, bu maddenin (L) hal değişim ısısı kaç cal/g dır? A) 9 B) 18 C) 24 D) 36 E) 72 Bu cismin hâl değişim ısısı 50 cal/g olduğuna göre, c kaç cal/g ⋅ °C tır? © Coşku Yayınları 2. Katı halinin öz ısı c olan bir cismin sıcaklık - ısı enerjisi grafiği şekildeki gibidir. A) 1,0 B) 1,25 C) 2,0 D) 2,25 E) 2,50 6. Kütlesi 10 gram olan – 20 °C taki buzun sı3. – 20 °C taki m caklığının + 10 °C a çıkarılması için gerekli ısı miktarı kaç joule dür? gram buz, ısı hızı sabit olan ocakla ısıtıldığında, sıcaklık - zaman grafiği şe- kildeki gibi oluyor. (LBuz = 80 cal/g ; cBuz = 0,5 cal/g.°C ; csu = 1 cal/g.°C ; 1 cal = 4,18 joule) A) 2090 B) 4180 D) 6200 C) 4360 E) 7000 Grafikte verilen nicelikler için; I. θ < α dır. II. ∆t2 < ∆t4 tür. III. ∆t2 < ∆t3 tür. yargılarından hangileri doğrudur? (csu = 1 cal/g.°C ; cbuz = 0,5 cal/g.°C ; Lbuz = 80 cal/g ; Lbuhar = 540 cal/g) A) Yalnız I B) Yalnız II D) II ve III C) I ve II E) I, II ve III 206 5. Ünite : Isı ve Sıcaklık / Hâl Değişimi ve Isıl Denge 7. – 10 °C ta 10 gram buz üzerine 90 °C ta bir miktar su döküldüğünde buzun yarısı suya dönüşüyor. Başlangıçta suyun kütlesi kaç gramdır? (Le = 80 cal/g; csu = 1 cal/g ⋅ °C; cbuz = 0,5 cal/g ⋅ °C) A) 2 B) 5 C) 8 D) 10 E) 12 Kazanım Değerlendirme Testi - 3 8. Öz ısısı 0,6 cal/g.°C olan katı bir cismin sıcaklık - ısı grafiği şekildeki gibidir. Buna göre, cismin erime ısısı kaç cal/g dır? B) 36 A) 24 12. Sıcaklıkları TX, TY, TZ olan X, Y, Z sıvıları karıştırıl- dığında X sıvısı ısı alırken, Z sıvısı ısı veriyor, Y sıvısı ise ısı alış verişi yapmıyor. Buna göre, sıvıların ilk sıcaklıkları arasındaki ilişki nedir? C) 42 D) 48 E) 56 A) TX < TY < TZ B) TZ < TY < TX C) TY < TX < TZ D) TX < TZ < TY 9. Maddeler arasındaki ısı alış verişinde; 13. Isıca yalıtılmış özdeş I. Alınan ya da verilen ısılar birbirine eşittir. III. Sıcaklığı yüksek olan maddenin molekül başına düşen enerjisi daha azdır. yargılarından hangileri yanlıştır? D) II ve III C) Yalnız III E) I, II ve III © Coşku Yayınları B) Yalnız II X, Y, Z silindirik kaplarında belirtilen düzeylerde TX, TY, TZ sıcaklığında sular vardır. Yalnız X ile Y deki suların tamamı karıştırıldığında denge sıcaklığı T °C, yalnız Y ile Z sularının tamamı karıştırıldığında denge sıcaklığı 2T °C oluyor. II. Maddelerin sıcaklıkları farklı olursa, ısı alış verişi olmaz. A) Yalnız I E) TZ < TX < TY Buna göre, I. TX < TZ dir. II. TY < TZ dir. III. TX = TY dir. yargılarından hangileri kesinlikle doğrudur? 10. Sıcaklığı – 20 °C ve kütlesi 400 gram buzun üzerine sıcaklığı 80 °C olan M gram su döküldüğünde buzun tamamı 0 °C ta su oluyor. A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve III C) I ve II E) II ve III Buna göre, M kaçtır ? (ısı alış verişi yalnız su ile buz arasındadır. cbuz=0,5 cal/g.°C; csu=1 cal/g.°C; Le=80 cal/g dır.) A) 600 B) 500 C) 450 D) 400 E) 350 14. Isıca yalıtılmış X, Y, Z kaplarında bulunan suların kütleleri eşittir. Bu üç kaptaki sular ısıca yalıtılmış başka bir kaba birlikte konulduğunda Y ve Z den gelen suların sıcaklıkları azalıyor, X inki ise artıyor. Y den gelen suyun sıcaklığı 50 °C, Z den gelen suyun sıcaklığı 60 °C olduğuna göre, 11. Bir termometre deniz seviyesinde kaynamakta olan I. X ten gelen suyun sıcaklığı 40 °C tan azdır. saf suya daldırıldığında, termometre 3Q kadar ısı alarak ısıl dengeye ulaşıyor. Aynı termometre kaynamakta olan sudan çıkartılıp deniz seviyesinde ısıl dengedeki saf olan su buz karışımına daldırıldığında ise 4Q kadar ısı vererek ısıl dengeye ulaşıyor. II. Sıcaklık değişimi en fazla X ten gelen suda olmuştur. III. Denge sıcaklığı 50 °C tan azdır. yargılarından hangileri doğrudur? Buna göre, termometrenin başlangıçta bulunduğu ortamın sıcaklığı kaç °C tır? A) 10 1-B 2-D B) 15 3-E 4-A C) 20 5-B D) 24 6-B 7-B A) Yalnız I E) 25 8-C 9-D 10-C 11-E B) Yalnız II D) II ve III 12-A 13-C C) I ve III E) I, II ve III 14-E 5. Ünite : Isı ve Sıcaklık / Hâl Değişimi ve Isıl Denge 207 Kazanım Değerlendirme Testi - 4 1. 4. Deniz seviyesinde bulunan saf X ve Y katıla rının sıcaklıkları ısı enerjilerine göre şekildeki gi- bi değişiyor. III. Y nin kütlesi, X inkinden büyüktür. Şekildeki grafikler özdeş ısıtıcılarla ısıtılan K, L, M katı maddelerine ait sıcaklık-zaman grafikleridir. yargılarından hangileri kesinlikle doğrudur? Buna göre; I. X in ısı sığası, Y ninkinden küçüktür. II. X in erime ısısı, Y ninkine eşittir. A) Yalnız l B) Yalnız ll D) I ve II Buna göre; I. K ve L aynı cins maddedir. C) Yalnız Ill II. K ve L nin kütleleri eşittir. E) II ve Ill III. K ve M nin ısı sığaları eşittir. yargılarından hangileri doğru olabilir? B) l ve ll A) Yalnız I 2. D) ll ve III C) l ve Ill E) l, ll ve IIl 5. Hâl değiştirme ısıları eşit olan X ve Y maddelerinin sıcaklık - zaman grafikleri şekildeki gibidir. Öz ısıları cX ve cY olan bu X ve Y maddelerinin birim zamanda aldıkları ısı enerjileri eşit olducX oranı kaçtır? ğuna göre, cY Bir maddenin erimesi ile ilgili; I. Erime, ısı soğurulmasını gerektirir. © Coşku Yayınları II. Basıncın artması buzun erime sıcaklığını düşürür. III. Eriyen buzun hacmi artar. yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız l 1 A) 4 1 B) 3 1 C) 2 2 D) 3 B) Yalnız ll D) I ve IIl Sıcaklık - zaman grafiği şekildeki gibi olduğuna göre; Bir kaptaki buz parçası, ısı hızı sabit olan ocakla ısıtılıyor. E) II ve Ill 3 E) 8 6. 3. C) l ve ll I. Yalnız L ve N aralığında maddenin ısı enerjisi artmamıştır. Özdeş ısıtıcılarla ısıtılan X ve Y katı maddelerinin sıcaklık - zaman grafikleri şekildeki gibidir. Grafiklerden yararlanarak bu maddelere ait, I. Öz ısı II. Madde K aralığında katı, M aralığında sıvıdır. II. Sıcaklık değişimi III. L ve N aralıklarında maddenin sıcaklığı sabittir. III. Isı sığası yargılarından hangileri doğrudur? niceliklerinden hangileri eşit olabilir? A) Yalnız l D) II ve III B) Yalnız ll C) l ve ll E) I, ll ve Ill 208 5. Ünite : Isı ve Sıcaklık / Hâl Değişimi ve Isıl Denge A) Yalnız I D) II ve IlI B) l ve II C) I ve Ill E) I, ll ve IlI Kazanım Değerlendirme Testi - 4 7. 10. Isıca yalıtılmış bir or- Bir kaptaki sıvı, eşit zaman aralıklarında eşit enerji veren bir ısıtıcı ile 0 - t2 zaman aralığında ısıtılıyor. Bu sırada sıvının sı caklık - zaman grafiği şekildeki gibi oluyor. tamdaki K ve L katı cisimleri birbirine dokundurulunca sıcaklıkları zamanla şekildeki gibi değişiyor. Buna göre, K ve L cisimleri için, I. Isı sığaları eşittir. Buna göre; II. Aynı cins maddelerden yapılmışlardır. I. 0 - t1 zaman aralığında sıvının kütlesi değişmemiştir. III. Kütleleri eşittir. II. t1 - t2 zaman aralığında sıvının ısı sığası azalmıştır. yargılarından hangileri kesinlikle doğrudur? III. Kabın tabanında t2 anındaki sıvı basıncı, t1 anındakine eşittir. A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve II C) Yalnız III E) I ve III yargılarından hangileri doğrudur? (Sıcaklık değişimi sırasında buharlaşma olayı gerçekleşmediği kabul ediliyor.) A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve lll C) I ve II 11. 0 °C taki suyun içine – T °C taki bir buz parçası atı- E) lI ve III lıyor. Buna göre; Isıca yalıtılmış K ve L kaplarında aynı düzeyde ve T1 °C sıcaklığında aynı cins sıvılar vardır. K kabına T °C ta, L ye ise yine T °C ta ve kaplardaki sıvılarla aynı cins sıvı karıştırılıyor. I. Suyun tamamı donar. © Coşku Yayınları 8. II. Suyun bir kısmı donar. III. Buzun bir kısmı erir. lV. Buzun tamamı erir. olaylarından hangileri gerçekleşebilir? A) Yalnız I K kabındaki denge sıcaklığı 2T °C olduğuna göre, L kabındaki denge sıcaklığı ne olur? A) 2T °C ile 3T °C arası B) 3T °C C) 2T °C ile T °C arası D) 2T °C 9. şımı bulunan bir kapalı kap soğutulmaktadır. Sıvının kütlesinin zamana bağlı değişim grafiği şekildeki gibidir. 1-A 2-E B) 30 3-D 4-E C) 35 5-C D) 40 6-E 7-C 9-B I. 0 - t1 zaman aralığında sıvının öz kütlesi azalmaktadır. II. t1 - t2 zaman aralığında sıvının sıcaklığı azalmaktadır. III. t1 anında ısı alış verişi bitmiştir. yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I E) 45 8-A C) l ve II E) lI, lll ve IV Bununla ilgili olarak; K musluğundan akan suyun sıcaklığı 20 °C, L musluğundan akan suyun sıcaklığı 50 °C, olduğuna göre, iki musluk birden boş kabı aynı anda doldurmaya başlarlarsa kap dolduğu anda, suyun denge sıcaklığı kaç °C olur? A) 25 D) l, ll ve IlI 12. İçerisinde sıvı gaz karı- E) T °C Şekildeki kabı K musluğu tek başına 1 saatte, L musluğu ise tek başına 2 saatte doldurabiliyor. B) Yalnız ll 10-A 11-C B) Yalnız II D) I ve Il C) Yalnız lll E) l, Il ve lll 12-E 5. Ünite : Isı ve Sıcaklık / Hâl Değişimi ve Isıl Denge 209 BÖLÜM 3 ENERJİ İLETİM YOLLARI ve ENERJİ İLETİM HIZI Enerjinin iletim yoluyla aktarılması için maddesel ortama ihityaç vardır. Maddenin yapısında bulunan serbest elektronlar enerji iletimine olumlu yönde etki yapar. Yapısında bol miktarda serbest elektron bulunduran maddeler iyi ısı iletkeni (gümüş, bakır, alüminyum, demir...), yapısında serbest elektronu az olan ya da hiç olamayan maddeler iyi ısı yalıtkanıdır (yün, tahta, kağıt, bakalit...). Kazanım 9.5.4.1 Enerji iletim yollarını açıklar. Günlük hayatta bir çok alanda ısı yalıtımı amacıyla ısı yalıtım özelliği uygun malzemeler kullanılmaktadır. Isının Yayılma Yolları Isının yayılması maddelerde üç yolla olur. Bunlar; iletim, konveksiyon ve ışımadır. 2.Isının Konveksiyonla Yayılması Su dolu kabı ocağın üzerine koyalım. İlk olarak kap tabanındaki su tanecikleri ısınır. Isınan tanecikler genleşir. Genleşip yoğunluğu azalan tanecikler yukarılara yükselir. Yerlerine ise daha soğuk ve yoğunluğu büyük tanecikler gelir. Su taneciklerinin hareketleri ile ısı kabın içinde aktarılmış olur. Şimdi bunları sırasıyla hatırlayalım. © Coşku Yayınları 1.Isının İletim Yoluyla Yayılması Bazı katı maddelerin bir ucu ısıtıldığında diğer ucunun da ısındığını gözlemleriz. Yemek p i şerken kepçenin sapının da ısındığını deneyerek hissetmişsinizdir. Bir katı maddeyi A ucundan ısıtmaya başlayalım. Maddenin o uçtaki taneciklerinin hareketliliği artar. Tanecikler daha hızlı titreşmeye başlar. Titreşen bu tanecikler, etraflarındaki diğer taneciklerle çarpışarak onların da titreşim hızını artırır. Böylece ısı enerjisi madde boyunca B ucuna doğru aktarılır. Isının, maddeyi oluşturan taneciklerin yer değiştirmesiyle aktarılmasına ısının konveksiyon yoluyla yayılması denir. Atmosferdeki hava olayları ısının bu yolla yayılması neticesinde oluşur. Isının konveksiyon yoluyla yayılmasında da maddesel ortama ihtiyaç vardır. Yine günlük hayatta, ısının konveksiyon yoluyla yayılmasının dikkate alındığı uygulamalara sıklıkla rastlanır. Ev ve arabalardaki kalorifer sisitemlerinde, seyahat balonlarında, elektrikli su sıtıcılarında vb bir çok uygulamada ısının konveksiyon yoluyla yayılması söz konusudur. Isının konveksiyon yoluyla yayılmasından faydalanılarak güneş enerjisi baca santralleri kurulmuştur. 3.Işıma (Radyasyon) Isının ışınlarla (elektromanyetik dalgalarla) yayılmasına ışıma yoluyla yayılma denir. Tüm sıcak cisimlerden ışıma yoluyla etrafa ısı yayılır. Maddeyi oluşturan taneciklerin çarpışmasıyla, ısının tanecikten taneciğe aktarılmasına ısının iletim yoluyla yayılması denir. 210 5. Ünite : Isı ve Sıcaklık / Enerji İletim Yolları ve Enerji İletim Hızı Isı dalgaları parlak yüzeyler tarafından yansıtılır, mat yüzeyler tarafından soğrulur. Dolayısıyla ısıyı soğuran madde ısınır. Isının güneşten dünyamıza gelmesi bu yolla olur. Çözüm Metallerde ısı, iletim yoluyla yayılır. (l doğru) Tereyağ erimeye başladığı için hal değiştirmektedir. Hal değiştirme sırasında maddelerin sıcaklıkları ve buna bağlı olarak da tanecik hareketliliği değişmez. (ll yanlış) Sıvılar ısıyı konveksiyon yoluyla iletir. Suyun ısıyı buza iletmesi konveksiyon yoluyla olmuştur. (lll. doğru) Isı temelde bütün sistemlerde ışıma yoluyla da yayılır fakat hedef nesneye etkin olarak ulaşması ise ışıma ile olmayabilir. Düzenekte ısının tereyağına etkin olarak ulaştığı yol iletimdir. (lV yanlış) Cevap B Isının iletim ve konveksiyon yoluyla yayılması için ısıyı iletecek bir madde veya akışkan bir ortam gerektiği halde, ışıma yoluyla yayılması için bir maddeye ihtiyaç yoktur. Güneş ışınları Dünya’ya ışıma yoluyla ulaşır. Geceleri Dünya yüzeyi soğur. Güneş görmeyen taraftaki Dünya yüzeyi, ışımayla ısı alamaz, tam tersine bu yüzeyden ışımayla etrafa ısı yayar. Sıra Sizde - 11 © Coşku Yayınları Örnek 15 Yukarıdaki düzenekte tahta destekler üzerine konmuş bir metal şerit vardır. Metal şeritin üzerindeki cam kapların birinde erime sıcaklığında katı tereyağı diğerinde buzlu su vardır. Metal şerit bir ucundan ısıtılmaya başlandıktan sonra katı tereyağı kısa sürede erirken buz biraz daha geç erimektedir. Bu deneyle ilgili; l. Metal şeritte ısı, iletim yoluyla aktarılmaktadır. ll. Tereyağı taneciklerinin hareketliliği artmıştır. lll. Su içinde ısı aktarımı konveksiyon yoluyla olmaktadır. lV. İspirto ocağından yayılan ısı, daha çok ışıma yoluyla tereyağına ulaşmıştır. Yukarıdaki durumların hangisinde ısının aktarım yolu, diğerlerininkinden farklıdır? yargılarından hangileri doğrudur? A) l ve ll B) l ve lll D) ll ve lV C) ll ve lll E) lll ve lV A) l B) ll C) lll D) lV 5. Ünite : Isı ve Sıcaklık / Enerji İletim Yolları ve Enerji İletim Hızı E) V 211 Günlük hayatta birçok araç, fizik bilimindeki gelişmeler sayesinde üretilmektedir. Örneğin inşaat sektöründe ısı yalıtımı için, ısı iletim katsayısı 0,6 W / m–1.K–1 olan kırmızı tuğlaların yerine ısı iletim katsayısı çok daha küçük olan suni köpükler kullanılmaya başlanmıştır. Kazanım 9.5.4.2 Bir maddedeki enerji iletim hızını etkileyen değişkenleri açıklar. Isı iletiminin önemli olduğu durumlarda da , mesela otomobillerde güvenlik için termometreler ve motor arasında motorun sıcaklık değişiminin sürücüye en hızlı iletilmesi amacıyla ısı iletim katsayısı yüksek olan malzemeler kullanılmıştır. 9.5.4.3 Enerji tasarrufu için yaşam alanlarının yalıtımına yönelik tasarım yapar. Enerji İletim Hızı Isı iletiminin hangi yollarla nasıl gerçekleştiğini biliyoruz. Isı iletimi için tasarlanan malzemeler yapısal özelliklerine göre, farklı enerji aktarım hızlarına sahipir. Bunlardaki ısı aktarım hızını belirleyen faktörleri öğrenmeye çalışalım. Örnek 16 Aynı soğuk ortamda bulunan, ortamla ısıl dengeye gelmiş tahta ve demire dokunduğumuzda demiri daha soğuk algılarız. Bunun nedeni demir ile tahtanın ısı iletim özelliklerinin ya da başka bir deyişle ısı iletim hızlarının farklı olmasıdır. Vucut sıcaklığı 36 °C - 37 °C civarındadır ve 20 °C sıcaklıktaki ortama göre yüksektir. Enerji aktarımı yüksek sıcaklıktan düşük sıcaklığa doğru olacağından demire dokunduğumuzda bu aktarım vucudumuzdan demire doğru olacaktır. Aynı durum tahta için de geçerlidir fakat tahtanın ısı iletim özellikleri iyi olmadığı için bu ısı aktarımı daha az, daha geç veya daha yavaş olacaktır. Demire nazaran üşüme hissini daha az yaşarız. Bu maddenin yüzey alanı iki katına çıkartılır, kalınlığı yarıya düşürülürse ısı iletim hızı için ne söylenebilir? B) Dörtte birine iner. A) Değişmez. © Coşku Yayınları Herhangi bir maddenin bir yüzeyinden diğer yüzeyine ısı aktarım hızı; maddenin cinsine, maddenin kalınlığına, maddenin yüzey alanına ve maddenin karşılıklı iki yüzeyinin sıcaklıkları farkına bağlıdır. Bu hız bir bağıntı ile ifade edilecek olursa; Bir maddenin bir yüzeyinden diğer yüzeyine olan ısı iletim hızı DQ / Dt dir. D) Dört katına çıkar. C) Yarıya iner. E) İki katına çıkar. Çözüm Isı iletim hızı yüzey alanı ile doğru, kalınlıkla ters orantılıdır. Yüzey alanı iki katına çıktığı için hız iki katına çıkar. 2DQ / Dt olur. Isı iletim hızı kalınlıkla ters orantılıdır. Kalınlık yarıya indiği için ısı iletim hızı bir kere daha iki katına çıkar. 4DQ / Dt olur. Isı aktarım hızı = K ⋅ A ⋅ ∆T biçiminde ∆x yazılır. A; 2A ve Dx de Dx / 2 yapılmıştır. Bağıntıda yerlerine yazılırsa 4 k.A.DT / Dx olur. Cevap D ­ Bu üç durum için ısı iletim hızları sırasıyla vl, vll, vlll olduğuna göre, bunlar arasındaki ilişki nedir? A) vl > vll > vlll B) vlll > vl = vll C) vll > vlll > vl D) vl = vlll > vll k : Isı iletim katsayısı (W.m–1.K–1) A : Yüzey alanı (m2) DT: İç ve dış ortamların sıcaklık farkı (K) Dx : Kalınlık (m) Isı aktarım hızı birim zamanda aktarılan enerji olduğundan dolayı; ∆Q k ⋅ A ⋅ ∆T = ∆t ∆x DQ: Aktarılan ısı (J) Dt : Geçen süre (s) biçiminde de yazılır. Isı aktarım hızının birimi “enerji birimi / zaman birimi” şeklinde düşünülmelidir. Joule/saniye, kalori / saniye gibi. Diğer bir bakış açısıyla: Isı iletim hızı bağıntısı; k.A.DT / Dx dir. Sıra Sizde - 12 Isı iletimi sağlayan bir maddenin iç ve dış kısımlarının sıcaklıkları üç farklı durumda tablodaki gibi verilmiştir. Bazı Maddelerin Isı İletim Katsayıları 212 5. Ünite : Isı ve Sıcaklık / Enerji İletim Yolları ve Enerji İletim Hızı E) vll > vl > vlll Isı Yalıtımı & Isı Tasarrufu Fizik ve teknolojideki gelişmeler rekabeti de beraberinde getirmiştir. Geniş bir kesime hitap etmesi bakımından özellikle otomotiv ve inşaat sektöründe ısı iletim katsayısı dikkate alınarak insanlar için en konforlu araçlar ve konutlar üretilmektedir. Hayat şartlarının insanların yaşamasına elverişli olması için bu tasarrufun mutlaka yapılması gerekmektedir. Bu alanda yapılan yeni buluşlar ve gelişmeler ısının maksimum düzeyde değerlendirilmesine yardımcı olmaktadır. Küresel iklim değişimi de, ısı tasarrufunu beraberinde getirmektedir. Örnek 17 Enerjide tasarruf sağlayabilmek için; I. Sınırlı enerji kaynağını en verimli şekilde akılcı bir şekilde kullanmak II. Enerji tüketimini teşvik etmek III. Yeni teknolojik ürünler kullanmak verilenlerinden hangileri yapılmalıdır? A) Yalnız I Isı tasarrufu, elde edilen ısının gerektiği ölçüde ve en verimli bir şekilde kullanılması ile sağlanır. Bunun için ısı yalıtım malzemelerinin kullanılması ve bu malzemelerin teknolojik olarak daha da geliştirilmesi ve yeni keşiflerin yapılması gerekmektedir. Isı yalıtımı için ısı iletim katsayısı düşük ve mümkün olduğunca kalın malzemeler kullanılmalıdır. © Coşku Yayınları B) Yalnız II D) I ve III C) I ve II E) I, II ve III Çözüm I. Enerjide tasarruf sınırlı enerjiyi en akılcı şekilde ve verimli olarak kullanarak sağlanır. Enerjinin verimli kullanılması için kaliteli teknoloji ürünleri tercih edilir. (I yapılmalı) II. Enerji tüketiminin teşvik edilmesi tasarruf değil israftır. (II yapılmamalı) III. Enerji kullanımında yeni teknolojik ürünlerin kullanılması enerjide tasarruf sağlar. Örneğin tasarruflu ampul kullanılması (III yapılmalı) Cevap D Sıra Sizde - 13 Hasan bey müstakil evinde ısı kayıplarının %30 ar nispetinde çatı, cam ve duvarlardan olduğunu tespit ettiriyor. Yılda yaklaşık 4500 TL ısınma için harcama yapan Hasan bey çatı, pencere ve duvarları gerekli yalıtım malzemeleriyle donattıktan sonra ısınma için yıllık harcaması yaklaşık 22500 TL ye düşüyor. Hasan bey, yalıtım için 22500 TL harcadığına göre, kaç yıl sonra yalıtımdan dolayı kâra geçmiş olur? 5. Ünite : Isı ve Sıcaklık / Enerji İletim Yolları ve Enerji İletim Hızı 213 Hissedilen sıcaklık; iklim, giysilerin ısısal yapısı, vucut yapısı gibi faktörlerden etkilendiği için kişiden kişiye değişir. Fakat meteorolojinin normal sıcaklık ölçümü ve hissedilen sıcaklık ölçüm ya da hesaplamaları sabit kriterlere göredir. Kazanım 9.5.4.4 Hissedilen ve gerçek sıcaklık arasındaki farkın nedenlerini açıklar. Hissedilen sıcaklık değeri hem ortamın nem oranı 30 hem de ortamın 25 normal sıcaklık de20 ğeri kullanılarak he15 saplanır. Me10 sela yazın 5 Nem Oraný (%) 0 hava sı10 20 30 40 50 60 70 caklığı hem Adana’da hem de Diyarbakır’da 30 °C iken Adana’da bağıl nem % 70 iken hissedilen sıcaklık 35 °C, Diyarbakır’da bağıl nem % 20 iken hissedilen sıcaklık 28 °C olmaktadır. 9.5.4.5 Küresel ısınma olayının sebeplerini ve küresel ısınmanın ortaya çıkardığı etkiler üzerine arguman oluşturur. Ortam Sýcaklýðý (°C) Hissedilen Sıcaklık ve Gerçek Sıcaklık Hava durumu haberlerinde; verilen tahmini sıcaklık değerleri arasında bir de hissedilen sıcaklıktan bahsedilir. Yani, bir yerde o gün ölçülen sıcaklık ile hissedilen sıcaklığın farklılığına vurgu yapılır. Buharlaşma, buhar basıncına bağlıdır. Buhar basıncının fazla olması buharlaşmayı zorlaştırır. Havadaki nem oranı fazla olduğunda vucut yüzeyine salgılanan sıvı, buhar basıncının büyük olması nedeniyle buharlaşmakta zorlanır. Vucuttan salgılanan ter, yeterli düzeyde buharlaşamayınca vucut sıcaklığı da tabii düşüşünü gerçekleştiremez. Bu da hava sıcaklığını, olduğundan daha fazla hissetmemize neden olur. 27 °C 29 °C Örnek 18 Ölçülen sıcaklık ve bağıl nem değerleri verilen K, L, M şehirlerinde hissedilen sıcaklık değerlerini aşağıdaki tablodan bakarak bulunuz. Bir ortamdaki nem oranı arttıkça hissedilen sıcaklık da artar. Ülkemizin iç kısımlarındaki yerleşim yerlerine göre deniz kıyısında bulunan yerleşim yerlerinde yazın, gerçek sıcaklıkla hissedilen sıcaklık arasındaki fark daha büyük olur. BAÐIL NEM (%) 50 49 48 47 46 45 HAVA SICAKLIÐI (°C) 44 43 42 41 40 39 38 37 36 5 45 44 43 10 48 47 46 15 53 51 49 20 58 55 53 25 66 61 58 30 69 66 63 35 76 72 68 40 83 79 75 45 91 86 81 50 99 94 88 55 60 65 70 75 80 85 90 95 42 45 48 51 55 60 65 70 76 83 90 98 41 41 43 43 46 45 49 48 53 52 57 56 62 62 67 65 72 70 78 76 85 82 91 88 99 96 40 39 38 37 42 40 39 38 44 42 41 39 46 44 43 41 49 47 45 43 52 50 48 45 57 54 51 48 61 58 54 51 66 62 58 55 71 67 62 59 77 72 67 63 83 77 72 67 89 83 78 72 96 90 83 78 97 90 83 96 89 96 36 35 35 34 37 36 35 34 38 37 36 35 39 38 37 36 41 39 38 37 43 41 40 38 46 43 42 40 48 46 44 42 51 48 47 44 55 51 50 46 59 55 53 49 63 58 56 52 67 62 60 56 72 67 64 59 77 71 68 63 83 76 73 67 88 81 78 72 95 87 83 76 93 89 81 96 33 33 34 34 35 36 38 39 41 43 46 48 51 55 58 62 66 70 74 35 34 33 32 32 31 32 31 33 32 33 32 34 32 35 33 36 34 37 35 39 37 41 38 43 40 45 43 48 44 50 46 53 49 57 52 60 55 64 58 68 61 31 30 31 30 31 30 31 30 32 31 32 31 33 32 34 33 36 34 37 35 39 36 40 38 42 40 45 41 47 43 49 45 52 47 55 50 58 53 31 30 29 29 28 27 29 28 27 29 28 27 29 28 27 29 28 28 30 29 28 30 29 28 31 30 28 32 30 29 33 31 30 34 32 30 35 33 31 36 34 32 38 35 32 40 36 33 42 38 34 43 39 36 45 41 37 47 42 38 28 26 26 26 26 26 26 27 26 27 26 27 27 27 27 27 27 28 27 28 28 29 28 29 28 30 29 30 29 31 30 32 30 32 31 33 31 34 32 25 25 25 25 25 25 26 25 26 25 26 26 26 26 26 26 26 26 27 26 27 26 27 26 27 27 27 27 28 27 28 27 28 27 28 27 29 27 27 26 25 214 5. Ünite : Isı ve Sıcaklık / Enerji İletim Yolları ve Enerji İletim Hızı Þehir Sýcaklýk Nem (°C) (%) K 26 °C 75 L 34 °C 25 M 30 °C 55 Çözüm K şehri için yukarıdaki tabloda belirtilen 26 °C, sol düşey sütunda bulunur. % 75 nem oranı da en üst satırda bulunur. Bulunan sıcaklık değerinden yatay, bulunan nem değerinden de aşağı doğru hareket edilerek kesişme noktası bulunur. Bu noktadaki sıcaklık değeri 28 °C dir ve bu K şehrinin hissedilen sıcaklığıdır. Benzer yöntemle L ve M şehirlerindeki hissedilen sıcaklıklar da sırasıyla; 32 °C, 32 °C dir. 26< Soðuk - Serin 27 32 Sýcak 33 41 Çok Sýcak 42 54 Tehlikeli Sýcak >55 Çok Tehlikeli Sýcak Sera Etkisi Küresel Isınma Örnek 19 I. Enerji kullanımı Dünya atmosferi çeşitli gazlardan oluşur. Güneşten gelen ışınlar atmosferi geçerek yeryüzünü ısıtır. Atmosferdeki gazlarda yeryüzündeki ısının bir kısmını tutar ve yeryüzündeki ısı kaybına engel olur. Ayrıca atmosferin, ışığı geçirme ve ısıyı tutma özelliği de vardır. Atmosferin ısıyı tutma özelliği sayesinde yeryüzündeki suların sıcaklığı dengede kalır. Dünyanın atmosferi cam seralara benzer bir özellik gösterir. Bu şekilde atmosferin ısıtma ve yalıtma etkisine sera etkisi denir. II. Endüstrileşme III. Ormansızlaşma IV. Tarım V. Nüfus artışı Yukarıda verilenlerin kaç tanesinin küresel ısınmaya etkisi vardır? A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5 Çözüm Dünya yüzeyine ulaşabilen güneş ışınları, yeryüzü tarafından soğurularak ısıya dönüştürülür. Bu ısı, yeryüzündeki atomların titreşimine ve kızılötesi ışıma yapmalarına neden olur. Bu kızılötesi ışımalar, oksijen ya da azot gazı tarafından soğurulmaz. Ancak havada bulunan bazı gazlar, kızılötesi ışımaların bir kısmını soğurarak, atmosferden dışarı çıkmalarını engeller. Bu soğurma olayı, atmosferin ısınmasına yol açar. Bunun sonucunda Dünya, Güneş’in altına park edilmiş bir arabanın içi gibi ısınır. İşte bu etkiye, “sera etkisi” adı verilir. © Coşku Yayınları Küresel ısınma Dünyanın ekolojik dengesinin çeşitli sebeplerden dolayı bozulması, atmosfere bırakılan gazların fazlalaşması, yenilenemez enerji kaynaklarının tüketilmesi ve çevreye önem verilmemesi gibi birçok sebepten dolayı gerçekleşir. Soruda verilen beş etkenin her biri ayrı ayrı küresel ısınmayı etkiler. Sanayileşme ve endüstrinin gelişimi, bunun için gerekli enerjinin mecburen yenilenemez enerji kaynaklarından kullanılması, Dünya’daki sürekli artan nüfus artışı ve insanların sürekli tüketim yapması, orman miktarının azaltılması, tarımdaki düzensizlik bunlardan bazılarıdır. Cevap E Küresel Isınma İnsanlar tarafından atmosfere salınan gazların sera etkisi yapması sonucunda Dünya yüzeyinde sıcaklık dengelerinin değişmesine küresel ısınma denir. Dünya iklim sisteminde değişikliklere neden olan küresel ısınmanın etkileri; kutuplardaki buzulların erimesi, mevsimlerin kayması ve tarım alanlarının verimsizleşmesi, deniz suyu seviyesinin yükselmesi ve kıyı kesimlerde toprak kayıplarının artmasıdır. Küresel ısınmaya bağlı olarak Dünya’nın bazı bölgelerinde kasırgalar, seller ve taşkınların şiddeti ve sıklığı artarken bazı bölgelerde uzun süreli, şiddetli kuraklıklar ve çölleşme etkili olmaktadır. Sıra Sizde - 14 • Küresel ısınmaya sebep olur. • Hava kirliliği oluşturur. • Tükenen enerji kaynağıdır. Yukarıdaki özellikler aşağıdaki enerji kaynaklarından hangisine ait olabilir? A) Taş kömürü B) Biyo yakıtlar C) Rüzgâr D) Su E) Nükleer enerji 5. Ünite : Isı ve Sıcaklık / Enerji İletim Yolları ve Enerji İletim Hızı 215 Kazanım Pekiştirme - 9 Kazanım Pekiştirme - 11 Aşağıdaki cümleleri doğru - yanlış olarak değerlendiriniz. Aşağıdaki cümlelerde bırakılan boşluklara uygun olan sözcükleri yazınız. 1.Isının iletim yollarından biri de ışımadır. 1. Bütün sıcak cisimlerden ısı ................... yoluyla yayılır. 2. Isının iletim yoluyla yayılması katılarda olur. 2. Isının, maddeyi oluşturan taneciklerin yer değiştir- mesiyle aktarılmasına ısının ...................... yoluyla yayılması denir. 3. Sıvılar ısıyı konveksiyon yoluyla iletir. 4. Bir noktadan bir noktaya birim zamanda aktarılan ısı enerjisine ısı iletim hızı denir. 3. Güneş’ten ışınlar yeryüzüne ................. yoluyla ula- 5. Maddelerin ısı iletim hızı onların cinsine bağlı 4. Bir maddenin ısı iletim hızı o maddenin ............... şır. değildir. 6. Maddeler ters orantılıdır. için ısı iletim katsayısı ayırt edici 5. Isı yalıtımı için ısı iletim katsayısı ............... madde- özelliktir. ler kullanılır. 7. Cam yünü, strafor köpük, fiberglas; ısı yalıtım 6. Isı enerjisi tasarrufu için ısı .................. önem taşı- malzemesi olarak kullanılır. maktadır. 8. Isı tasarrufu; ısının gerektiği ölçüde ve en verimli bir şekilde kullanılmasıyla sağlanır. 7. Bir ortamdaki nem oranı arttıkça .................... sıcak- 9. Hissedilen sıcaklıkta gerçek sıcakık farklı olabilir. 8. Dünya’nın atmosferinin ısıtma ve yalıtma etkisine sıcaklık gerçek sıcaklıktan daima düşüktür. 11.Hissedilen sıcaklık ortamın nem oranı ve ortamın gerçek sıcaklık değerleri kullanılarak hesap edilir. © Coşku Yayınları 10.Hissedilen lıkta artar. ................. etkisi denir. 9. Atmosferin sera etkisi yapması sonucunda Dün- ya’nın sıcaklık dengesinin değişmesine ................ ............... denir. Kazanım Pekiştirme - 10 İlk sıcaklıkları, boy ve kalınlıkları eşit çubukların uçlarına iğneler mum ile tutturuluyor. Çubuklar diğer uçlarından aynı anda özdeş ısıtıcılar ile ısıtılmaya başlanır. En önce L, en son K, çubuğundaki iğne düştüğüne göre, çubukların ısı iletkenliğini azdan çoğa doğru sıralayınız. Kazanım Pekiştirme - 12 / Bulmaca 1. Isı yalıtımıyla sağlanan 2. Isının kaçmasını önleme 5. Birim zamandaki ısı aktarımı 3. Radyasyon 6. Atmosferin ısıyı tutması 4. Dünya iklim değişikliği 7. Hissedilen sıcaklığın fazla olmasına neden olur 216 5. Ünite : Isı ve Sıcaklık / Enerji İletim Yolları ve Enerji İletim Hızı Kazanım Değerlendirme Testi - 5 1. 3. II. Yapıları yenilenebilir enerji kaynaklarından istifade ederek ısıtmak III. En son teknoloji ürünleri kullanmak I. Yapılaşmayı denetlemek ve gerekli yaptırımları uygulamak Yukarıda verilenlerden hangileri ısı yalıtımı için gereklidir? A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve III C) I ve II E) I, II ve III Yukarıdaki etkinlikte en üst kutudan başlanarak kutulardaki bilgileri yanlış ya da doğru olarak değerlendirerek şekildeki çıkışlara ulaşıyor. 4. I. İklim değişikliği konusunda daha duyarlı davranarak halkın bilinçlendirilmesi için çaba sarf etmek. Buna göre, hiç hata yapılmadan ilerlenildiğinde hangi çıkışa ulaşılır? C) 3 D) 4 E) 5 © Coşku Yayınları B) 2 A) 1 II. Kömür, petrol ürünleri gibi CO2 emisyonunu artıran yenilenemez enerji kaynaklarını kullanmak. III. Yenilenebilir enerji kaynaklarından yararlanmak, bu tür enerji kaynaklarının kullanılmasını geliştirmek. Yukarıdakilerden hangileri küresel ısınmaya karşı alınmış tedbir olabilir? A) Yalnız I 2. B) Yalnız IlI D) Il ve III E) II ve III Buna göre, hangi düzeneklerde konveksiyon akımı gerçekleşir? D) I ve III C) I ve II Ağzına kadar su dolu şişelerin dördü, içindeki su dökülmeyecek şekilde yukarıdaki gibi ters çevrilip diğer dördünün üzerine yukarıdaki gibi konuluyor. Şişeler arasındaki kağıtlar çekilerek suların temas etmesi sağlanıyor. A) Yalnız I B) Yalnız II E) I ve IV C) I ve II 5. Isı tasarrufu yapmak isteyen bir bina sahibi; I. Çatı II. Pencere ve kapılar III. Kalorifer radyatörleri IV. Bina girişleri V. Isıtma sistemleri verilenlerden kaç tanesinde önlem almalıdır? A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 5. Ünite : Isı ve Sıcaklık / Enerji İletim Yolları ve Enerji İletim Hızı E) 5 217 Kazanım Değerlendirme Testi - 5 6. 8. Isı yalıtımı enerji tasarrufu sağlar. Pencerelerde çift cam kullanımı ısı yalıtımını arttırır. Evlerde zeminlerin ahşap yerine mermerle kap lanması ısı yalıtımını azaltır. Bir ortamdaki nem oranı hissedilen sıcaklığı etkiler. Yukarıda verilen cümlelerin doğru (D) ya da yanlış (Y) olduğuna karar verilerek kutuların içine D ya da Y harfleri yazıldığında, kutuların görünümü aşağıdakilerden hangisindeki gibi olur? Yukarıda verilen araçlardan hangilerinin yapımında kullanılan malzemelerin, ısı yalıtım özelliğini kullanma amaçlanmıştır? A) Yalnız I © Coşku Yayınları 9. 7. B) Yalnız II D) I ve III Buna göre, bu hızlar arasındaki ilişki nedir? A) vl > vll > vlll B) vlll > vl = vll C) vll > vlll > vl D) vl = vlll > vll E) vll > vl > vlll Yukarıdaki kavram haritasının doğru bir şekilde tamamlanabilmesi için, numaralı yerlere aşağıdakilerden hangileri yazılmalıdır? I E) II ve III Isı iletimi sağlayan aynı cins üç maddenin yüzey alan ları ve kalınlıkları tablodaki gibi verilmiştir. Bu üç maddenin yüzeylerinin sıcaklık farkları aynı iken bir yüzünden diğer yüzüne ısı iletim hızları sırasıyla vl, vll, vlll oluyor. C) I ve II 10. Binalardaki ısı tasarrufu; I. Çatıdan ısı kaybı önlemekle II. Pencere ve kapılardan ısı kaybını önlemekle II III A)ısı iletimi ısı yalıtkanı tanecikler IV.Bina girişlerindeki ısı kaybını önlemekle B)tanecikler ısı yalıtkanı ısı iletkeni V. Isıtma sistemlerinin verdiği ısıyı azaltmakla C)ısı yalıtkanı tanecikler ısı iletkeni D)tanecikler ısı iletkeni ısı yalıtkanı E)tanecikler katılar metaller III.Kalorifer radyatörlerinden ısı kaybını önlemekle verilenlerinden kaç tanesi ile sağlanabilir? A) 1 218 5. Ünite : Isı ve Sıcaklık / Enerji İletim Yolları ve Enerji İletim Hızı B) 2 C) 3 D) 4 E) 5 Kazanım Değerlendirme Testi - 5 11. I. Dünya yüzeyinde sıcaklık dengelerinin değişmesine küresel ısınma denir. 14. Şekildeki levhanın kalınlığı d, yüzey II. Bir ortamdaki nem oranı arttıkça hissedilen sıcaklık da artar. Bu levhanın bir yüzünden diğer yüzüne ısı iletim hızı; alanı A dır. III. Isı tasarrufu, elde edilen ısının gerektiği ölçüde ve en verimli bir şekilde kullanılması ile sağlanır. I. Levha kalınlığı (d) II. Levhanın yüzey alanı (A) III. Levhanın cinsi Yukarıda verilen bilgilerden hagileri doğrudur? IV. Levhanın karşılıklı yüzeyleri arası sıcaklık farkı A) Yalnız I niceliklerinden hangilerine bağlıdır? B) Yalnız II D) I ve III C) I ve II E) l, II ve III A) I ve II 12. B) I, II ve III D) I, III ve IV C) I, II ve IV E) l, II, III ve IV I. Hissedilen sıcaklık gerçek sıcaklıktan daima yüksektir. II. Havanın nem oranı hissedilen sıcaklığı etkiler. III. Diyarbakır’da ölçülen sıcaklık İstanbul’da ölçülen sıcaklıktan yüksek iken İstanbul’da hissedilen sıcaklık Diyarbakır’da hissedilenden yüksek olabilir. 15. Isı tasarrufu ile ilgili; I. Isının maksimum düzeyde değerlendirilmesi için yapılır. Yukarıdaki yargılardan hangilieri doğrudur? B) I ve II D) II ve III C) I ve III E) l, II ve III © Coşku Yayınları A) Yalnız I II. Küresel ısı değeşimi nedeniyle de zorunlu hale gelmiştir. III. Binalarda ısı iletim katsayısı düşük olan malzemeler kullanılmalıdır. yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I 13. D) I ve III C) I ve II E) l, II ve III B) Yalnız II 16. Yukarıdaki şekilde kalorifer sistemi modellenmiştir. Kazanda ısıtılan su, borularla peteğe ulaştırılmakta ve oda içinde bulunan bir kişi ellerini peteğe yaklaştırarak ısıtmaktadır. Bu olayda ısının taşınması, hangi sıra ile gerçekleşmiştir? Aynı maddeden yapılmış X, Y, Z çubuklarının boyları L, L, 2L; kesit alanları S, 2S, S dir. A) Konveksiyon, iletim, konveksiyon Bu çubukların aynı şartlarda bir ucundan diğer ucuna ısı iletim hızları arasındaki ilişki nedir? B) İletim, konveksiyon, ışıma C) İletim, konveksiyon, iletim A) Y > X > Z B) Z > X > Y D) Konveksiyon, ışıma, konveksiyon C) X = Y = Z D) X > Y > Z E) Işıma, konveksiyon, iletim 1-D 2-B 3-D 4-D 5-E 6-C 7-D 8-C 9-B 10-D 11-E E) Z > Y > X 12-D 13-B 14-E 15-E 16-A 5. Ünite : Isı ve Sıcaklık / Enerji İletim Yolları ve Enerji İletim Hızı 219 BÖLÜM 4 GENLEŞME Telin boyca uzama miktarı, Kazanım ∆l = l0 ⋅ α ⋅ ∆T 9.5.5.1 Katı, sıvı ve gazlarda genleşme ve büzülme olaylarını karşılaştırır. bağıntısı ile hesaplanır. Bağıntıdaki, l0 : telin ilk boyu, GENLEŞME ve BÜZÜLME α : boyca uzama katsayısı ∆T : sıcaklık değişimidir. Elektrik tellerinin kışın gergin, yazın sarkık olması, tren rayları döşenirken bir miktar boşluk bırakılması, demir köprülerin uç kısımlarının, ileri geri hareketini sağlayabilecek makaralar üzerine konulması; ısınan maddelerin hacimlerinde artış olması neticesinde gerçekleşen durumlardır ve bu durumların olumsuz etkilerinden korunmak amaçlıdır. Boyca uzama katsayısı, bir katı maddenin birim uzunluğunun sıcaklığının 1 °C değiştirilmesiyle meydana gelen değişme miktarına denir. Boyu değişen telin son boyu lson= lilk ± ∆l bağıntısı ile hesaplanır. Aynı maddeden yapılmış, ilk boyları eşit olan çubukların sıcaklıkları eşit olarak artırılırsa, kalın olan çubuk ile ince olan çubuğun boyları eşit miktar uzar. Bütün genleşme ya da büzülmeler üç boyutta gerçekleşir. Maddelerin genleşme miktarı, maddenin ilk hacmine, maddenin cinsine ve sıcaklık değişimine bağlı olup, hepsi ile doğru orantılıdır. az ya da çok genleştiğini gösteren katsayıya genleşme katsayısı denir. Genleşme katsayısı α, λ ya da a harfi ile gösterilir. Birimi 1/°C tır. © Coşku Yayınları Maddelerde sıcaklık artışı ile gözlenen hacim değişimine genleşme, sıcaklık azalması ile gözlenen hacim değişimine de büzülme denir. 220 5. Ünite : Isı ve Sıcaklık / Genleşme 1210 Bakýr 1710 Pirinç 1810 Gümüþ 1910 Alüminyum 2510 Kurþun 2910 Platin 910 6 6 6 6 6 6 5 Metal çifti, aynı sıcaklıkta ve aynı boydaki iki farklı metal çubuğun birbirine perçinlenmesiyle oluşur. Metal çiftinin sıcaklığı değiştirilirse bükülme gözlenir. Bir ucu sabit olan metal çiftlerinde serbest uçta bükülme olur. Demir 6 Metal çifti Genel olarak, gazların genleşme katsayısı, sıvıların genleşme katsayısından, sıvılarınki de katıların genleşme katsayısından daha büyüktür. 1110 Bazı Maddelerin Uzama Katsayıları Genleşme katsayısı katı ve sıvı maddeler için ayırt edici bir özelliktir. Gazlar için ayırt edici değildir. Bir telin sıcaklığının değiştirilmesiyle boyundaki uzamaya boyca genleşme denir. Boyca genleşme incelenirken yalnız tek boyuttaki genleşme dikkate alınacaktır. Çelik Bir çubuk sıcaklığı artırıldığında ne kadar uzuyorsa, ilk duruma göre, sıcaklığı eşit miktar azaltılırsa, eşit miktar kısalır. Genleşme katsayısı büyük olan maddeler ısıtıldığında çok genleşir, soğutulduğunda ise çok büzülür. 1. Boyca Genleşme ve Büzülme Eşit sıcaklık artışında, tellerin boyca uzama miktarı kalınlıklarına bağlı değildir. Maddelerin Katılarda Genleşme ve Büzülme Boyca uzama katsayıları arasındaki ilişki αY < αX olan X ve Y metal çubukları ile elde edilen Şekil - I deki metal çiftinin sıcaklığı artırıldığında Şekil - II, sıcaklığı azaltıldığında Şekil - III, metal çiftin bir ucu sabitlenip sıcaklığı artırıldığında ise Şekil - IV teki görünümü alır. Şekildeki tel ısıtılıp genleştirildiğin- de x ve y uzunlukları artar. Isıtılan cisimlerin genleşmeleri fotokopik büyültme gibi düşünülebilir. Sıra Sizde - 15 Bir ucu duvara sabit lenmiş çubuğun altına şekildeki gibi K ve L silindirle ri konuluyor. Çubuğun sıcaklığı artırıldığıında silindirler ok yönünde ilerler. Çubuğun Y noktası, X noktasından iki kat daha fazla uzayacağı için, L silindirinin dönme ve öteleme miktarı K ninkinin iki katı olur. Eğer çubuğun sıcaklığı azaltılırsa, çubuk kısalır ve silindirler ok yönünün tersi yönde dönerek ilerler. Birbirine perçinli X - Y, Y - Z, X - Z metal şeritleri şekildeki gibi birer uçları sabitlenmiştir. Metal şeritlerin uzama katsayıları arasında αX < αZ < αY ilişkisi vardır. Bu metal şeritlerden hangileri, sıcaklığı artırıldığında doğrusal hâle gelebilir? A) Yalnız X - Y B) Yalnız Y - Z C) X - Y ve Y - Z D) Y - Z ve X - Z E) X - Y, Y - Z ve X - Z X - Y ve Y - Z metal çubuklar şekillerdeki gibi yan yana konuluyor. Metallerin uzama katsayıları arasında αX < αZ < αY ilişkisi olduğuna göre, I. X - Y çifti ısıtılırsa boyları arası fark artar. © Coşku Yayınları Örnek 20 2. Yüzeyce Genleşme ve Büzülme İnce metal levhalarda yüzeyce yani iki boyutlu genleşmeye yüzeyce genleşme denir. Boyca uzama katsayısı α ise, levhanın yüzeyce genleşme miktarı, II. X - Y çifti soğutulursa boyları eşitlenir. III. Y - Z çifti ısıtılırsa boylar arasındaki fark artar. ∆S = S0 ⋅ 2α ⋅ ∆T yargılarından hangileri kesinlikle doğrudur? A) Yalnız I B) Yalnız III D) I ve III C) I ve II E) II ve III bağıntısı ile hesaplanır. Tek boyutlu genleşme katsayısı α ise, iki boyuttaki genleşme katsıyısı 2α dır. Yüzeyce genleşme katsayısı, bir katı maddenin birim yüzeyinin sıcaklığının 1 °C değiştirilmesiyle birim yüzeyinde meydana gelen değişme miktarına denir. Çözüm I. ∆l = l0 ⋅ α ⋅ ∆T bağıntısına göre, Y nin hem ilk boyu, hem de uzama katsayısı X inkinden büyük olduğundan ∆lX < ∆lY olur ve boylar arası fark artar. (I kesin doğru) II. X - Y çifti soğutulursa, Y çubuğu daha fazla kısalacağı için X ile boyları eşitlenebilir. Fakat tam ölçüyü bilemeyiz. (II kesin değil) III. I. yargıda izah edildiği gibi, hem Y nin ilk boyu büyük hem de αZ < αY olduğundan, ısıtılırsa, Y daha fazla uzayacağı için çubukların boyları arasındaki fark artar. (III kesin doğru) Cevap D Şekildeki dairesel levhanın sıcaklığı∆T °C artırıldığında r yarıçapı boyca uzar. Bu uzama miktarı ∆r = r ⋅ α ⋅ ∆T bağıntısı ile hesaplanır. Şekildeki dairesel metal levhanın içinden r yarıçaplı parça çıkarılmıştır. Levhanın sıcaklığı artırılırsa r artar, sıcaklığı azaltılırsa r azalır. Bir madde genleştiğinde molekülleri arasındaki uzaklık artar, büzüştüğünde ise molekülleri arasındaki uzaklık azalır. Bu nedenle madde üzerinde alınacak iki nokta arası uzaklık genleşme sırasında artar, büzüşme sırasında azalır. 5. Ünite : Isı ve Sıcaklık / Genleşme 221 Sıra Sizde - 16 Türdeş metal levhadan üçgen şeklinde bir parça çıkartılıp şekildeki X ve Y cisimleri elde ediliyor. Şekildeki gibi üzerinde kare, dairesel ve üçgen biçimli boşluklar bulunan türdeş bir levha genleştiğinde levhanın kenar uzunlukları ile birlikte kare ve üçgenin kenar uzunlukları ile dairesel boşluğun yarıçapı artar. Levha büzüştüğünde ise levhanın kenar uzunlukları ile birlikte karesel ve üçgen boşlukların uzunluğu ve dairesel boşluğun yarıçapı da azalır. Benzer biçimde uçları arasında boşboşluk bulunan şekildeki türdeş çembersel tel genleştiğinde çemberin yarıçapı ile birlikte x açıklığı artar, büzüştüğünde ise çemberin yarıçapı ile birlikte açıklık da azalır. Ancak her iki durumda da θ açısı değişmez. Buna göre, I. X’i DT, Y’yi 2DT sıcaklığına kadar ısıttığımızda Y, X in içinden geçemez. II. X cismi ısıtılıp, Y cismi soğutulduğunda, Y cismi X cismi içinden geçer. III. Y cismi ısıtılıp, X cismi soğutulduğunda, Y cismi X cismi içinden geçer. yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve II C) Yalnız III E) II ve III Şekildeki X dairesi ve Z silindiri, Y halkası içinden hafif bir sürtünme ile geçiyor. Her üçünün sıcaklığı eşit miktar artırıldığında daire halkadan geçemiyor, silindir ise değmeden geçiyor. Buna göre, metallerin αX, αY, αZ genleşme katsayıları arasındaki ilişki nedir? A) αY < αX < αZ B) αZ < αY < αX C) αY < αZ < αX D) αY = αZ < αX 3. Hacimce Genleşme ve Büzülme Üç boyutlu genleşmeye hacimce genleşme denir. Hacimce genleşme miktarı, ∆V = V0 ⋅ a ⋅ ∆T bağıntısı ile hasaplanır. Bağıntıdaki V0 ; ilk hacim, a : ha
