KUVVET VE HAREKET B KATILARDA BASINÇ 1

ÖĞRENME ALANI ÜNİTE 2 B­ : : FİZİKSEL OLAYLAR KUVVET VE HAREKET KATILARDA BASINÇ 1­ Katıların Basıncı 2­ Katıların Basıncı İletmesi 3­ Katıların Basıncına Örnekler
1 B­ KATILARDA BASINÇ : 1­ Katıların Basıncı : Katı haldeki cisimler, ağırlıkları nedeniyle bulundukları yüzey üzerine kuvvet uygularlar ve bu kuvvet etkisiyle o yüzeyde bir basınç oluşur. Katı haldeki cisimlerin ağırlıkları nedeniyle birim yüzeye dik olarak uyguladıkları kuvvete basınç denir. Katı haldeki cisimlerin dokundukları yüzeyin tamamına uyguladıkları dik kuvvete basınç kuvveti denir. ▪ Katı haldeki cisimlerde basınç kuvveti daima cismin ağırlığına eşittir. ▪ Katı haldeki cisimlerin uyguladığı basınç, cismin ağırlığına ve cismin dokunma yüzeyine bağlıdır. ▪ Katı haldeki cisimlerin uyguladığı basınç, cismin ağırlığı ile doğru orantılıdır. Cismin ağırlığı arttıkça basınç artar, cismin ağırlığı azaldıkça basınç azalır. ▪ Katı haldeki cisimlerin uyguladığı basınç, cismin dokunma yüzeyi ile ters orantılıdır. Cismin dokunma yüzeyi büyüdükçe basınç azalır, cismin dokunma yüzeyi küçüldükçe basınç artar. Yüzey büyüdükçe, cismin ağırlığı daha fazla birim yüzeye dağılır ve birim yüzey üzerine düşen ağırlık miktarı azalır. ▪ Katı cisimlerin basıncının artması, basınç nedeniyle oluşacak etkinin artmasına neden olur. P P P P S G ▪ P → Basınç ▪ F → Basınç Kuvveti ▪ G → Cismin Ağırlığı ▪ S (A) → Yüzey (Alan) P = F S P = G S F = P . S F = G 2­ Katıların Basıncı İletmesi : Katı haldeki cisimler üzerine uygulanan basınç kuvvetini uygulanma doğrultusunda aynen iletirken basıncı bazen aynen iletemeyebilirler. Katı cismin her iki yüzeyi aynı büyüklükte ise basınç aynen iletilir, yüzeyler farklı büyüklükte ise basınç aynen iletilemez. Bir çivinin geniş yüzeyine uygulanan kuvvet, uygulanma doğrultusunda sivri ucana kadar aynen iletilir. Fakat geniş yüzeydeki basınç ile sivri uçtaki basınç her iki yüzey farklı büyüklükte olduğu için eşit olmaz. Geniş yüzeydeki basınç, sivri uçtaki basınçtan daha küçük olur. F F F S2 P2 S1 P1 P1 = F 1 S 1 F F P2 = F 2 S2 Þ S1 > S2 ise P2 > P1 olur.
2 3­ Katıların Basıncına Örnekler 1­ 2­ 3­ 4­ 5­ 6­ 7­ 8­ 9­ 10­ 11­ 12­ NOT : 1­ 2­ 3­ 4­ 5­ : İki ayak üzerinde dururken az, tek ayak üzerinde dururken fazla basınç uygulanır ve bu nedenle kuma ya da kara daha fazla batılır. Sivri topuklu ayakkabı ile kumda ya da karda daha zor yürünür. Hortumun ucu sıkıştırılıp yüzey küçültülürse basınç artar. Çivi, toplu iğne, raptiye ve bıçağın sivri ucunda basınç büyük olur. Ördek veya kazların ayak parmaklarının arasında perdeleri bulunduğu için uygulayacağı basınç küçülür ve bu nedenle bataklıkta batmazlar. Bıçağın geniş yüzeyindeki basınç küçük olduğu için bu yüzeyle ekmek kesilmez. Kışın araba lastikleri, basıncı arttırıp kaymayı önleyebilmek için daha fazla şişirilir veya daha ince lastik takılır. Kramponların altındaki dişler yüzeyi küçültüp basıncı arttırarak kaymayı önler. Trenlerde tekerlek sayısının çok olması, yüzeyi büyültür ve basıncı küçültür. Bu sayede raylarda şekil bozukluğu olması önlenir. Traktörlerin arka tekerlekleri geniş yapılarak toprağa batması önlenir. Ağır iş makinelerinde yüzey alanının büyültülerek basıncın küçültülmesi ve toprağa batmaması için tekerlek veya paletler geniş yüzeyli olarak yapılır. Fil, gergedan, deve gibi hayvanların ayaklarının taban alanlarının büyük olması, onların yere uygulayacakları basıncı küçülterek kum veya toprak zeminde kolay yürümelerini sağlar. Üst üste konmuş katı cisimlerin tabana uyguladıkları basınç bulunurken; ağırlık olarak cisimlerin ağırlıklarının toplamı, yüzey olarak da en alttaki cismin yüzeyi alınır. Katı cisimlerin yere dokunma yüzeyleri değişse bile ağırlıkları değişmez. Yüzey büyüdüğünde basıncın azalmasının nedeni, cismin ağırlığının veya kuvvetin daha fazla birim bölgeye dağılması ve bu nedenle birim yüzeye düşen parçanın değerinin azalmasıdır. Katı cisimlerin hacimleri : ▪ ▪ ▪ Dikdörtgenler Prizması Küp Silindir Geometrik şekillerin alanları : V = a . b . c : V = a . a . a = a 3 : V = p . r 2 . h 4 : p . r 3 3 : ▪ Küre ▪ ▪ ▪ : S = a . b : S = a . a = a 2 : S = p . r 2 Dikdörtgen Kare Daire ÖRNEKLER : 1­ Aşağıdaki basınç birimlerinin dönüşümünü yapın. a) 50 Pa = ? bari b) 250 Pa = ? kPa c) 50000 Pa d) 5 atm = ? cm – Hg e) 2 atm = ? Pa
= ? kPa 3 2­ Ağırlığı 100 N olan cismin taban alanı 5 m 2 ise bu cismin bulunduğu yüzey üzerine uyguladığı basınç kaç Pa’dır? 3­ Ağırlığı 800 N olan bir cismin bulunduğu yüzey üzerine uyguladığı basınç 1000 Pa ise bu cismin yere dokunma yüzeyi kaç cm 2 dir? 4­ Yere dokunma yüzeyi 20.000 cm 2 olan bir cisim bulunduğu yüzey üzerine 0,04 atm lik basınç uyguluyorsa bu cismin ağırlığı kaç N dur? 5­ Bir cismin ağırlığı 4 N tabanının yüzeyi 0,02 m 2 dir. Bu cismin yere uygulayacağı basınç kaç Pa’dır? 6­ Ağırlığı 600 N olan bir adamın bir ayağının yere değme yüzeyi 1,5 dm 2 dir. Bu adamın yere uyguladığı basınç; a) Tek ayak üzerinde dururken kaç Pa’dır? b) İki ayak üzerinde dururken kaç Pa’dır? 7­ Ağırlığı 400 N olan bir çocuk iki ayağı üzerinde duruyor. Çocuğun bu durumda yere uyguladığı basınç 8000 Pa dır. Çocuğun ayakkabısının birinin yere değme yüzeyi kaç m 2 dir? 8­ Bir kayakçı her birinin yüzeyi 0,16 m 2 olan kayaklarla kara basıyor. Kayakçının kara yaptığı basınç 2000 Pa ise kayakçının ağırlığı kaç N’dur? 9­ Ağırlığı 500 N olan bir öğrencinin bir ayakkabısının alt yüzeyi 2 dm 2 dir. Bu öğrenci iki ayağı üzerinde dik dururken yere kaç Pa’lık basınç uygular? 10­ Bir ayağını havaya kaldırmış bir devenin yere yaptığı basınç dört ayağını da yere basan bir devenin yere yaptığı basıncın kaç katıdır? 11­ Ağırlığı 5 N olan kitabın yere dokunma yüzeyi 30 cm 2 ’dir. Bu kitabın bulunduğu yüzey üzerine uyguladığı basınç kuvveti kaç N’dur? 12­ Ağırlığı 480.000 N olan bir otomobilin bir lastiğinin yere değme yüzeyi 400 cm 2 ’dir. Dört tekerlekli olan bu otomobilin yere uygulayacağı basıncı; a) Pa cinsinden, b) kPa cinsinden, c) bari cinsinden, d) atm cinsinden, 13­ Ağırlığı 200.000 N olan bir kamyon, toplam temas yüzeyi 1000 cm 2 olan 6 lastik üzerinde durmaktadır. Lastiklerin yola yaptığı basınç kaç atm’dir? 14­ Ağırlığı 50 N olan küp şeklindeki cismin bir kenarının uzunluğu 2 cm dir. Bu cismin bulunduğu yüzey üzerine uyguladığı basınç kaç Pa dır? 15­ Bir çivinin geniş yüzeyine 40 N’luk kuvvet uygulanırsa yüzeyi 0,04 cm 2 olan sivri uçta kaç Pa’lık basınç oluşur? F S
4 16­ Ağırlığı 600 N olan halterci, ağırlığı 1400 N olan halteri kaldırıyor. Haltercinin bir ayağının yere değme yüzeyi 0,025 dm 2 ise haltercinin yere uyguladığı basınç kaç Pa olur? 17­ Ağırlıkları 200 N ve 400 N olan iki cisim şekildeki gibi üst üste durmaktadır. Buna göre; a) A yüzeyindeki basınç kaç Pa’dır? b) B yüzeyindeki basınç kaç Pa’dır? P A SA = 2 m 2 A yüzeyi P B S B = 4 m 2 B yüzeyi G A = 200 N G B = 400 N 18­ Bir cisim şekildeki gibi üç farklı yüzey üzerine oturtulunca cisimlerin tabana uyguladıkları basınçları ve basınç kuvvetlerinin sıralaması nasıl olur? Şekil–1 19­ Şekil–2 Şekil–3 Kenar uzunlukları şekildeki gibi olan 600 N ağırlığındaki dikdörtgenler prizması şeklindeki cismin yere uyguladığı basıncın; a) A yüzeyi üzerinde dururken, b) B yüzeyi üzerinde dururken, c) C yüzeyi üzerinde dururken kaç Pa olacağını bulun. C B A c = 3 cm b = 2 cm a = 4 cm 20­ Ağırlığı 100 N olan cismin yere dokunma yüzeyi 0,2 m 2 ’dir. Bu cisme şekildeki gibi F1 = 50 N ve F2 = 100 N’luk iki kuvvet uygulandığında cismin dokunduğu yüzey üzerine uyguladığı basınç kaç Pa olur? F 1 =50N F2=100N S=0,2 m 2
G=100N 5