10. sınıf fizik 10. sınıf fizik Basınç ve Kaldırma Kuvveti testi ve çözümleri – İnteraktif Test
1) Bıçakların keskin yüzeylerinin ve kramponların altındaki çivilerin temel amacı, uygulanan kuvvetin etkisini artırmaktır. Bu durum, fiziksel olarak hangi kavramla açıklanır?
Çözüm: Bıçakların keskin ucu ve kramponların çivileri, aynı kuvvetin daha küçük bir alana uygulanmasını sağlar. Bu durum, birim yüzeye etki eden dik kuvvet olan basıncı artırır. Basınç (P) = Kuvvet (F) / Yüzey Alanı (S) formülüne göre, yüzey alanı küçüldükçe basınç artar. (5. Sınıf - Kolay)
2) Bir yüzücü, denizde derinlere daldıkça kulaklarında artan bir rahatsızlık hisseder. Bu durumun temel nedeni aşağıdakilerden hangisidir?
Çözüm: Sıvı basıncı, sıvının derinliği (h), yoğunluğu (d) ve yerçekimi ivmesi (g) ile doğru orantılıdır (P = h.d.g). Derinlere daldıkça 'h' değeri arttığı için, yüzücünün kulaklarına etki eden sıvı basıncı da artar ve bu durum rahatsızlığa neden olur. (6. Sınıf - Kolay)
3) Özdeş K, L ve M cisimleri, farklı yoğunluklardaki sıvılar içerisinde Şekil-I, Şekil-II ve Şekil-III'teki gibi dengede kalmaktadır. (Şekil-I: K cismi sıvıda yüzüyor, yarısı batık) (Şekil-II: L cismi sıvıda askıda kalmış, tamamen batık) (Şekil-III: M cismi sıvıda batmış, kabın tabanında) Buna göre, cisimlerin yoğunlukları dK, dL, dM ile sıvıların yoğunlukları dSıvıI, dSıvıII, dSıvıIII arasındaki ilişki aşağıdakilerden hangisinde doğru verilmiştir?
Çözüm: Bir cisim sıvıda yüzüyorsa (K cismi), cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğundan küçüktür (dK < dSıvıI). Bir cisim sıvıda askıda kalıyorsa (L cismi), cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğuna eşittir (dL = dSıvıII). Bir cisim sıvıda batıyorsa (M cismi), cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğundan büyüktür (dM > dSıvıIII). (7. Sınıf - Orta - LGS Tip)
4) Aşağıda verilen durumlardan hangisi Pascal Prensibi'nin doğrudan bir uygulaması değildir?
Çözüm: Pascal Prensibi, kapalı bir kaptaki akışkanın bir noktasına uygulanan basıncın, akışkan tarafından her yöne ve her noktaya aynı büyüklükte iletilmesidir. Hidrolik frenler, liftler, su cendereleri ve berber koltukları bu prensiple çalışır. Uçan balonların yükselmesi ise, balon içindeki sıcak havanın yoğunluğunun dışarıdaki soğuk havadan daha küçük olması nedeniyle oluşan kaldırma kuvveti ile ilgilidir (Arşimet Prensibi'nin gazlar için bir uygulamasıdır). (8. Sınıf - Orta - LGS Tip)
5) Ağırlığı G olan düzgün ve türdeş bir prizma, yatay zemin üzerinde Şekil-I'deki gibi dururken zemine yaptığı basınç P'dir. Prizma ters çevrilerek Şekil-II'deki gibi duruma getirildiğinde, prizmanın zemine yaptığı basınç kaç P olur? (Şekil-I: Taban alanı 2A olan bir yüzey üzerinde duruyor) (Şekil-II: Taban alanı A olan bir yüzey üzerinde duruyor)
Çözüm: Katı basıncı P = F/S formülü ile bulunur. Burada F = G (cismin ağırlığı) ve S yüzey alanıdır.
Şekil-I için: P_I = G / (2A) olarak verilmiş ve P olarak tanımlanmıştır. Yani P = G / (2A).
Şekil-II için: P_II = G / A olur.
P_II ifadesini P cinsinden yazmak için, G = 2A * P eşitliğini P_II'ye yerine koyalım:
P_II = (2A * P) / A = 2 * P.
Dolayısıyla, prizma ters çevrildiğinde basınç 2P olur. (9. Sınıf - Orta - YKS Başlangıç)
6) Bir kapta bulunan su içerisine bırakılan tahta bir blok, şekildeki gibi dengede kalmaktadır. Buna göre, I. Tahta bloğa etki eden kaldırma kuvveti, bloğun ağırlığına eşittir. II. Tahta bloğun yoğunluğu, suyun yoğunluğundan küçüktür. III. Tahta blok tamamen suya batırıldığında, kaldırma kuvveti artar. Yukarıdaki ifadelerden hangileri doğrudur? (Şekil: Tahta blok suyun yüzeyinde yüzüyor, bir kısmı batık)
Çözüm: Bir cisim sıvıda yüzüyorken dengede ise, cisme etki eden kaldırma kuvveti (Fk) cismin ağırlığına (G) eşittir (Fk = G). Bu yüzme şartıdır, yani I. ifade doğrudur. Yüzme durumunda, cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğundan küçük olmalıdır (d_cisim < d_sıvı), yani II. ifade doğrudur. Tahta blok tamamen suya batırıldığında, batan hacim (V_batan) artar, ancak cisim hala yüzer durumda olduğu için denge durumunda cisme etki eden kaldırma kuvveti yine cismin ağırlığına eşit olmaya devam eder. Eğer 'kaldırma kuvveti artar' ifadesi, 'maksimum kaldırma kuvveti artar' anlamında kullanılmıyorsa, denge durumunda Fk=G olduğu için III. ifade doğru değildir. Dolayısıyla I ve II doğrudur. (10. Sınıf - Orta - YKS Başlangıç)
7) Düşey kesiti şekilde verilen kap sabit debili bir musluktan akan su ile doldurulmaktadır. Buna göre, kabın tabanındaki K noktasında oluşan sıvı basıncının (P) zamana (t) göre değişim grafiği aşağıdakilerden hangisi gibi olur? (Şekil: Alttan geniş, üstten daralan bir kap)
Çözüm: Sabit debili musluk demek, birim zamanda aynı hacimde su gelmesi demektir. Kabın tabanındaki basınç P = h.d.g formülü ile bulunur. Su dolarken 'h' yüksekliği artar. Kabın şekli alttan geniş, üstten dar olduğu için, başlangıçta aynı hacimdeki su, geniş tabanda daha az yükseklik artışı sağlar (h yavaş artar). Yukarıya doğru daraldıkça, aynı hacimdeki su daha büyük bir yükseklik artışı sağlar (h hızlı artar). Bu durumda, h'nin zamana bağlı artış hızı zamanla artar. Dolayısıyla, basınç da P = h.d.g olduğundan, basınç zamanla artan bir eğimle artacaktır (parabolik). (11-12. Sınıf - Zor - YKS Tip)
8) Pipetle meyve suyu içerken, pipetin üst ucundan hava çekildiğinde meyve suyu pipet içinde yükselir. Bu olay, temelde hangi fiziksel prensiple açıklanır?
Çözüm: Pipetin üst ucundan hava çekildiğinde, pipet içindeki hava basıncı azalır. Meyve suyunun bulunduğu bardağın yüzeyine etki eden açık hava basıncı, pipet içindeki basınçtan daha büyük olduğu için, meyve suyunu pipetin içine doğru iter ve meyve suyu yükselir. (5. Sınıf - Kolay)
9) İçerisinde farklı yoğunluklarda d1 ve d2 sıvıları bulunan iki ayrı kaba, eşit hacimli özdeş küpler aynı derinliğe kadar batırılarak bırakılıyor. Küplere etki eden sıvı basınç kuvvetlerinin F1 ve F2 olduğu bilindiğine göre, hangi durumda basınç kuvvetleri eşit olur? (Varsayım: Küpler tamamen batırılmıyor, sadece aynı derinliğe kadar batırılıyor ve sabit tutuluyor.)
Çözüm: Bir yüzeye etki eden sıvı basınç kuvveti F = P * A formülü ile bulunur. P = h.d.g olduğundan, F = h.d.g.A olur. Burada küpler aynı derinliğe kadar (h) batırılmış ve aynı batırılan yüzey alanına (A) sahiptir. Yerçekimi ivmesi (g) de sabit olduğuna göre, F1 ve F2'nin eşit olması için sıvıların yoğunlukları (d1 ve d2) eşit olmalıdır. (6. Sınıf - Orta - Deney Yorumlama)
10) Bir dinamometre ile havada tartıldığında 20 N gelen bir taş, tamamen suya batırıldığında dinamometre 12 N göstermektedir. Buna göre, suya batan taşa etki eden kaldırma kuvveti kaç N'dir?
Çözüm: Cismin havadaki ağırlığı (gerçek ağırlık) G = 20 N'dir. Cismin sıvı içindeki ağırlığı (zahiri ağırlık) G' = 12 N'dir. Kaldırma kuvveti, cismin havadaki ağırlığı ile sıvı içindeki ağırlığı arasındaki farktır: F_k = G - G' = 20 N - 12 N = 8 N. (7. Sınıf - Orta - LGS Tip)
11) Kışın karlı yollarda yürümek için kullanılan kar ayakkabılarının tabanı geniş yapılmıştır. Bu durumun temel nedeni aşağıdakilerden hangisidir?
Çözüm: Kar ayakkabılarının tabanının geniş olması, kişinin ağırlığının (kuvvetinin) daha geniş bir yüzey alanına dağılmasını sağlar. Basınç (P) = Kuvvet (F) / Yüzey Alanı (S) formülüne göre, yüzey alanı (S) arttığında, zemine uygulanan basınç (P) azalır. Böylece kişi kara daha az batar ve daha kolay yürüyebilir. (8. Sınıf - Orta - LGS Tip, Günlük Hayat)
12) Şekildeki U borusu içerisine aynı cins sıvı konulmuştur. Borunun K koluna x seviyesine kadar, L koluna y seviyesine kadar aynı cins sıvı eklendiğinde son durumda denge sağlanıyor. Buna göre, X ve Y seviyeleri ile ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur? (Şekil: U borusu, iki kolu açık, içinde sıvı var. Başlangıçta seviyeler eşit.)
Çözüm: Bileşik kaplarda, aynı cins sıvı aynı kapta dengede kaldığında, tüm kollardaki sıvı seviyeleri eşitlenir. Basınç, sıvının sadece yüksekliğine, yoğunluğuna ve yerçekimi ivmesine bağlıdır (P=h.d.g). Yataydaki aynı seviyede basınçlar eşit olmak zorunda olduğu için, serbest yüzeyler de aynı seviyede olacaktır. Kesit alanları veya hacimler denge seviyesini etkilemez, sadece o seviyeye ulaşma süresini etkiler. (9. Sınıf - Orta - YKS Başlangıç)
13) Yoğunluğu 0,8 g/cm³ olan bir tahta parçası, yoğunluğu bilinmeyen bir sıvıya bırakıldığında askıda kalmaktadır. Daha sonra bu sıvıya, yoğunluğu 1,2 g/cm³ olan başka bir sıvıdan eşit hacimde karıştırıldığında, tahta parçası için aşağıdakilerden hangisi doğru olur? (Sıvılar birbiriyle karışmaktadır.)
Çözüm: Başlangıçta tahta parçası askıda kaldığına göre, tahta parçasının yoğunluğu (0,8 g/cm³) ilk sıvının yoğunluğuna eşittir (d_sıvı1 = 0,8 g/cm³). Bu sıvıya, yoğunluğu d_sıvı2 = 1,2 g/cm³ olan başka bir sıvıdan eşit hacimde karıştırılıyor. Oluşan karışımın yoğunluğu: d_karışım = (d_sıvı1 + d_sıvı2) / 2 = (0,8 + 1,2) / 2 = 2,0 / 2 = 1,0 g/cm³. Tahta parçasının yoğunluğu (0,8 g/cm³) karışımın yoğunluğundan (1,0 g/cm³) küçük olduğu için (d_tahta < d_karışım), tahta parçası karışımın içinde yüzmeye başlar. (10. Sınıf - Zor - YKS Başlangıç)
14) Düşey kesitleri şekildeki gibi olan K, L ve M kaplarında h yüksekliğinde aynı cins sıvılar bulunmaktadır. Kap tabanlarındaki sıvı basınçları P_K, P_L, P_M ve kap tabanlarına etki eden sıvı basınç kuvvetleri F_K, F_L, F_M olduğuna göre, bunlar arasındaki ilişki nedir? (Şekil: K kabı: Düz silindir. L kabı: Alttan dar, üstten geniş. M kabı: Alttan geniş, üstten dar. Hepsinin taban alanı ve sıvı yüksekliği aynı.)
Çözüm: Sıvı basıncı (P = h.d.g) sıvının derinliğine (h), yoğunluğuna (d) ve yerçekimi ivmesine (g) bağlıdır. Kapların şekli basıncı etkilemez. K, L ve M kaplarında aynı cins sıvı (d aynı) ve aynı yükseklikte (h aynı) olduğu için, kap tabanlarındaki sıvı basınçları eşittir: P_K = P_L = P_M.
Kap tabanına etki eden sıvı basınç kuvveti (F) ise F = P.A formülü ile bulunur. Tüm kapların taban alanları (A) aynı ve tabanlardaki basınçlar (P) da eşit olduğu için, kap tabanlarına etki eden sıvı basınç kuvvetleri de birbirine eşittir: F_K = F_L = F_M. (11-12. Sınıf - Zor - YKS Tip)
15) Bir cisim, havada dinamometre ile tartıldığında G ağırlığını göstermektedir. Bu cisim, özkütlesi d olan sıvıya tamamen batırıldığında dinamometre G/2 ağırlığını göstermektedir. Aynı cisim, özkütlesi 2d olan bir başka sıvıya tamamen batırıldığında dinamometre hangi değeri gösterir?
Çözüm: Cismin havadaki ağırlığı (gerçek ağırlık) = G.
1. durum: d özkütleli sıvıya batırıldığında dinamometre G/2 gösteriyor.
Kaldırma kuvveti F_k1 = G - (G/2) = G/2.
Arşimet Prensibi'ne göre F_k1 = V_cisim * d_sıvı1 * g.
G/2 = V_cisim * d * g (Denklem 1)
2. durum: 2d özkütleli sıvıya batırıldığında.
Kaldırma kuvveti F_k2 = V_cisim * d_sıvı2 * g = V_cisim * (2d) * g.
Denklem 1'den (V_cisim * d * g) = G/2 olduğunu biliyoruz.
O zaman F_k2 = 2 * (V_cisim * d * g) = 2 * (G/2) = G.
Cisim bu sıvıya batırıldığında dinamometrenin gösterdiği değer = Gerçek ağırlık - Kaldırma kuvveti = G - F_k2 = G - G = 0.
Dolayısıyla dinamometre 0 değerini gösterir. (11-12. Sınıf - Zor - YKS Tip)
16) Otomobil lastiklerinin hava basıncının, sürüş güvenliği ve yakıt tüketimi açısından doğru değerde olması önemlidir. Lastik basıncının yetersiz olması durumunda aşağıdakilerden hangisi gerçekleşmez?
Çözüm: Yetersiz lastik basıncı, lastiğin yol ile temas yüzeyini artırır ve sürtünmeyi artırır. Bu durum yakıt tüketimini artırır, lastiklerin aşırı ısınmasına ve düzensiz aşınmasına neden olarak ömrünü kısaltır, yol tutuşunu olumsuz etkiler, fren mesafesini uzatabilir ve sürüş konforunu azaltır. Dolayısıyla lastiklerin ömrü uzamaz, aksine kısalır. (Ehliyet Sınavı/Genel Kültür - Kolay)
17) Deniz seviyesinden yükseklere çıkıldıkça açık hava basıncının azaldığı bilinmektedir. Bu durum, günlük hayattaki hangi olayla açıklanamaz?
Çözüm: Deniz seviyesinden yükseklere çıkıldıkça üzerimizdeki hava tabakasının kalınlığı azaldığı için açık hava basıncı azalır.
A) Burun kanaması: Vücut iç basıncımız sabitken dış basınç azaldığında damarlar üzerindeki baskı azalır ve kanama riski artar. (Açıklanır)
B) Yemek pişirme süresinin uzaması: Basınç azaldıkça suyun kaynama noktası düşer. Daha düşük sıcaklıkta kaynayan su, yemeği pişirmek için daha az ısı enerjisi aktarır, bu da pişirme süresini uzatır. (Açıklanır)
C) Uçak yolculuklarında kulak basıncı: Uçak yükselirken dış basınç azalır, kulak içindeki ve dışındaki basınç farkı oluşur. (Açıklanır)
D) Suyun düşük sıcaklıkta kaynaması: Yüksek yerlerde açık hava basıncı azaldığı için su daha düşük sıcaklıkta kaynar. (Açıklanır)
E) Dalgıçların vurgun yemesi: Vurgun, dalgıçların deniz altında yüksek basınca maruz kalmaları ve hızlıca yüzeye çıkmaları sonucunda vücutlarındaki gazların genleşmesi ve damarlarda kabarcık oluşturmasıyla meydana gelir. Bu durum yüksek basınçla ilgilidir, açık hava basıncının yükseklere çıkıldıkça azalmasıyla değil, aksine derinlere inildikçe basıncın artmasıyla ilişkilidir. (Açıklanamaz) (KPSS Tip - Orta)
18) Aşağıdaki birimlerden hangisi basınç birimi olarak kullanılmaz?
Çözüm: Basınç, birim yüzeye etki eden dik kuvvettir. SI birim sisteminde kuvvet birimi Newton (N), yüzey alanı birimi metrekare (m²) olduğundan basınç birimi N/m²'dir ve bu birime Pascal (Pa) denir. Atmosfer (atm) ve Bar da yaygın olarak kullanılan basınç birimleridir. Joule (J) ise iş veya enerji birimidir, basınç birimi değildir. (8. Sınıf - Kolay - LGS/MEB Yazılı Tip)
19) Bir kapta bulunan suya bırakılan K ve L cisimleri şekildeki gibi dengede kalmaktadır. (Şekil: K cismi yüzüyor, L cismi askıda kalmış, K'nın batan hacmi L'den küçük görünüyor, ama özdeş değil. L cismi tamamen batık.) Buna göre, cisimler için aşağıdakilerden hangisi kesinlikle doğrudur?
Çözüm: K cismi yüzdüğüne göre, K cisminin yoğunluğu sıvının yoğunluğundan küçüktür (d_K < d_sıvı). L cismi askıda kaldığına göre, L cisminin yoğunluğu sıvının yoğunluğuna eşittir (d_L = d_sıvı). Bu durumda kesinlikle d_K < d_L olduğu söylenebilir (D şıkkı doğru).
Diğer seçenekler için cisimlerin hacimleri veya kütleleri hakkında yeterli bilgi bulunmadığından kesin bir yorum yapılamaz. (10. Sınıf - Orta - Yorumlama)
20) Uçakların kanat yapısı, kaldırma kuvveti oluşturarak uçağın havalanmasını sağlar. Kanadın üst yüzeyinin daha bombeli, alt yüzeyinin ise daha düz olması, hangi akışkanlar mekaniği prensibine dayanır?
Çözüm: Uçak kanatlarının özel şekli (aerodinamik yapısı), havanın kanat üzerinden ve altından farklı hızlarda akmasına neden olur. Kanadın üst bombeli yüzeyinden geçen hava daha uzun yol kat ettiği için daha hızlı akar. Bernoulli Prensibi'ne göre, akışkanın hızı arttıkça basıncı azalır. Dolayısıyla kanadın üst yüzeyinde basınç azalırken, alt yüzeyinde basınç daha yüksek kalır. Bu basınç farkı, kanadı yukarı doğru iten bir net kaldırma kuvveti (dinamik kaldırma) oluşturur ve uçağın havalanmasını sağlar. (11-12. Sınıf - Zor - YKS Tip)
Skor: 0/0 (0%)
Basınç ve Kaldırma Kuvveti
Basınç ve Kaldırma Kuvveti konusunda kapsamlı bir anlatım aşağıdadır.