9. Sınıf Fizik Akıllı Defter

Bu ürünün bütün hakları ÇÖZÜM DERGİSİ YAYINCILIK SAN. TİC. LTD. ŞTİ.’ne aittir. Tamamının ya da bir kısmının ürünü yayımlayan şirketin önceden izni olmaksızın fotokopi ya da elektronik, mekanik herhangi bir kayıt sistemiyle çoğaltılması, yayımlanması ve depolanması yasaktır.

Çözüm Yayınları Grafik Birimi

Çözüm Yayınları Dizgi Birimi

2015, Ankara

Yorum Matbaacılık 0 312 395 21 12

Değerli Öğretmenim,

FATİH Projesi ile ülkemizdeki hemen hemen tüm okullarımıza "akıllı tahtalar" yerleştirildi ve siz değerli öğretmenlerimizin kullanımına sunuldu. Akıllı tahtalar doğru bir şekilde kullanıldığında öğrenme süreçlerini hızlandıran, öğrenme düzeyini artıran etkili bir eğitim aracıdır. Akıllı tahtaların etkili bir şekilde kullanılabilmesi için seçilecek içerik büyük önem taşımaktadır. Çözüm Yayınları, akıllı tahta ile ders işleme sistemini Türkiye'de ilk uygulayan kuruluştur. Bünyesinde barındırdığı tüm dershanelerde bu sistem günümüze kadar başarı ile kullanılmıştır. Bu teknolojiyi kullanmanın getirdiği tecrübe ile hem öğrenci hem de öğretmeni aktif bir şekilde derste tutacak, öğrenme becerilerini maksimum düzeye çıkaracak içerikleri üretmek, Çözüm Yayınlarının kültüründe yer alan önemli bir birikimdir.

Kuvvet: Şu an kullandığınız bu eser, bu birikim ve tecrübenin bir ürünüdür. Uygulamalar sonucunda her yıl geliştirilerek bugünkü hâlini almıştır.

İki ya da daha fazla cismin birbiriyle etkileşimine kuvvet denir. Kuvvet bir cismin şeklini değiştirebileceği gibi hareket halindeki bir cismi durduran, duran bir cismi harekete geçiren

Bu ürünün tamamlayıcısı olan "Akıllı Tahta Programı"mız ile öğretmenlerimiz tahtada dersini anlatırken öğrencilerimiz basılı etkidir.

bir materyal olan akıllı defterlerinden dersi takip edecek ve sizin tahtaya yazdığınız bilgileri defterlerine not edeceklerdir. Kuvvet bir cisme temas ederek ya da temas etmeyerek uygulanabilir.

Yeni bir yaklaşımda bulunarak Öğretmenler İçin Özel Akıllı Defter hazırladık. Öğretmenlerimiz için hazırladığımız bu defterde, öğrencilerimizde bulunan Akıllı Defterlerdeki not almak için bırakılan boşluklar dolduruldu. Öğrenci defterinde olmayan ancak öğretmen defterinde yer alan kısımlar farklı bir renk ile belirtilmiştir.

Öğrenci defterinde olmayan, öğretmenlerimizin ders anlatımı sırasında öğrencilerimize not aldırması gereken yerler

Temas Gerektiren Kuvvet: Etki eden ve etkilenen kuvvetler arasında fiziksel bir temas vardır.

* Cismin şeklinde değişikliğe sebep olur. * Cismi hızlandırır, yavaşlatır veya hareket yönünü değiştirir. * Cisimleri döndürür.

Temas Gerektirmeyen Kuvvet:

Öğretmenlerimiz için özel hazırlanan bu akıllı defter sayesinde, akıllı tahta olmadan da öğretmenlerimiz ders işleyebilir. Etki eden ve etkilenen kuvvetler arasında fiziksel bir temas olmayan kuvvetlerdir.

Derslerden önce, anlatacakları konuları gözden geçirebilir.

Ders anlatımı sırasında kullanacakları ek materyallerin notlarını defterlerine alabilirler.

Birlikte başarmak dileğiyle… Çözüm Yayınları * Mıknatısların birbirini çekip itmesi * Gezegenlerin birbirini çekmesi * Ağaçtan kopan elemanın yere düşmesi

1. BÖLÜM: Fizik Bilimine Giriş...............................................................5 2. BÖLÜM: Madde ve Özellikleri.......................................................... 16 3. BÖLÜM: Kuvvet ve Hareket............................................................ 33 4. BÖLÜM: İş – Güç – Enerji.............................................................. 48 5. BÖLÜM: Isı ve Sıcaklık................................................................... 64

1. BÖLÜM

Fizik Bilimine Giriş

Fizik Nedir? Neden ve Niçin Öğrenmeliyiz? İnsan araştırmaya ilk doğa olaylarını inceleyerek başlamıştır. Yağmur, sis, yıldırım gibi olaylar araştırıldıkça yeni bilgiler elde edildi. Bu sayede bilimin temeli atılmış oldu.

Fizik: Madde ve madde bileşenlerini inceleyen aynı zamanda bunların etkileşimini açıklamaya çalışan, bilim dalıdır. Yani fizik, madde ile enerji arasında gerçekleşen olayları mantıklı bir şekilde açıklamaya çalışır. Fizik kuralları iyi kullanıldığında hayatımızı kolaylaştırır. Bunlara örnek olarak; basit makineler, fotoselli kapılar, ışığın aydınlatma özelliği varilebilir. * Fizik maddi varlığı olmayan duygu, sevinç, korku, kaygı, üzüntü gibi olaylarla ilgilenmez. * Fizik teoloji ve fizik ötesi (metafizik) ile ilgilenmez.

Fizik Biliminin Uğraş Alanları Fizik günlük hayatımızın her yerinde vardır. Telefon, internet, çamaşır makinesi, otomobil, uçak, elektronik, enerji üretimi gibi hayatımızı kolaylaştıran her şeyde fiziğin etkisi vardır. Fizik olaylarını incelerken bazı alt dallarına ayrılmıştır.

Mekanik :

Kuvvet ile hareket arasındaki ilişkiyi inceler. Makinelerin çalışması, dalganın oluşması gibi hareketin olduğu her alanı mekanik inceler.

Elektrik ve Manyetizma:

Elektrik: Madde yapısında bulunan yüklü parçacıkların meydana getirdiği olayları inceler. Televizyon, lamba, bilgisayar gibi yerlerde kullanılmaktadır. Manyetizma ise yüklü parçacıkların ivmeli hareketleri sonucu oluşan manyetik alan ve etkilerini inceler. Tıp haberleşme gibi birçok yerde kullanılır.

Termodinamik:

Isı enerjisi ile ısının maddeler üzerindeki etkisini inceler. Dünyamızdaki küresel ısınma, buzulların erimesi olaylarını inceler.

9. Sınıf / Fizik / Akıllı Defter

5

1. BÖLÜM


Atom fiziği: Maddeyi oluşturan atomu ve atomun yapısını inceler. Atomların birbiri ile etkileşimlerini ele alır.

Nükleer fizik:

Atom çekirdeğini inceler. Çekirdekteki bağları, bağların kopması sonucu açığa çıkan enerjiyi, radyasyonu ve radyasyondan korunma yollarını inceler.

Katı hal fiziği:

Atom dizilişleri simetrik olan kristal yapıları inceler. Bilgisayar ve elektronik alanında sıkça kullanılmaktadır.

Optik:

Işığın yapısını ve davranışını inceler. Yansıma, gölge, kırılma, aydınlanma gibi olayları ele alır. * Işık olmasaydı hiçbir maddeyi göremezdik.

Yüksek Enerji ve Plazma Fiziği:

Yüksek enerji fiziği atom altı parçacıkları ve yüksek elektrik alanla hızlandırılan parçacıkların çarpıştırılmasıyla ortaya çıkan parçacıkların etkileşimini inceler. Plazma fiziği ise iyonize olmuş gaz anlamına gelen maddenin dördüncü halinin sürekli hareket ve etkileşimini inceler.

6


1. BÖLÜM


Fiziğin Teknolojideki Yeri:

Fizik, teknolojinin temel taşlarından biridir. Kullandığımız telefondan bindiğimiz arabaya savaş malzemelerinden elektronik eşyalara kadar fiziğin etkisi vardır. İleşitim, tıp, havacılık ve uzay sanayi, elektronik, inşaat, optik gibi çok geniş alanlarda kullanılan dayanıklı, güvenilir, uzun ömürlü, ucuz ve hafif malzemelerin araştırılması ve geliştirilmesinde katkısı vardır.

Fizikte Delil ve Çıkarım: Gözlemler yapılarak elde edilen verilerin bir bilimsel düşünceyi doğrulaması yada yanlışlamasına delil denir. Gözlemlerle elde edilen verileri kullanarak bir olay hakkında sonuca varmaya çıkarım denir.

Gözlem: Bilimsel bilgiye ulaşmanın yollarından biridir. Gözlem, bir olayla ilgili araç ve gereç veya duyu organları ile elde edilen verilerden sonuca varmamızdır. Duyu organlarımızı kullanarak yaptığımız gözleme nitel gözlem denir. Araç-gereç kullanılarak ulaştığımız sayısal bilgilere nicel gözlem denir.

Modelleme:

Gerçek bir olay ya da olguya benzetilerek yapılan kopyalara veya hayalen zihinde tasarlanan olay ve olguların gerçek yaşamda canlandırılmasına modelleme denir. Örneğin atom modeli, yerküre modeli, güneş sistemi modeli fizikte kullanılan modellemelerdir. => Fizikte üç modelleme yapılır. 1) Fiziksel modelleme 2) Bilgisayarda modelleme 3) Düşünce modelleri


7


1. BÖLÜM Modellemenin Avantajları 

Görseldir



Ekonomiktir



Güvenilirdir



Tekrarlanabilir



Zaman kazandırır



Kontrol edilebilir



Ayarlanabilir

* Test aracıdır. * İleşitim aracıdır. * Düşündürücüdür.

Bilimsel Yöntem Bilimsel çalışmaların belirli yöntem ve metodlarla gerçekleştirilmesine bilimsel çalışma yöntemi denir.

Verilerden sonuç hipotezi desteklemedi ise hipotez yeniden kururlur Problem belirlenir Verilerden sonuç çıkarma Nitel - nicel gözlem Sonuçları analiz etme Hipotez

Kontrollü deney

1. Problem Belirleme

Bilimsel çalışma yönteminin ilk basamağıdır. Hayal kurarak önce problem belirlenir.

2. Nitel – Nicel Gözlem Problem belirlendikten sonra nitel ve nicel gözlemler yapılarak veriler toplanır.

8


1. BÖLÜM


3. Hipotez

Bir problemin verilere dayalı olarak kurulan geçici çözüm yoluna hipotez denir. İyi bir hipotez deney ve gözlemlere açık olmalıdır. Verilire dayanarak hipotez kurulur.

4. Kontrollü Deney

Kontrollü deneyler yapılarak hipotez desteklenmeye çalışılır. Deneydeki parametrelerden (değişken) bir tanesi değiştirilerek tekrarlanıyorsa buna kontrollü deney denir.

5. Analiz Deney ve gözlemlerin hipotezi doğrulayıp, doğrulamadığına bakılır.

6. Sonuç Çıkarımı

Kontrollü deney sonuçları hipotezi doğruluyorsa sonuçlar sunulur, doğrulamıyorsa yeni bir hipotez kurulup kontrollü deneyler tekrarlanır.

7. Teori

Gözlenen doğa olayları ile ilgili yapılan genellemelerin birleştirilmiş açıklamaları veya bilimsel bilginin kapsamlı açıklamısıdır.

8. Kanun

Doğruluğu deneylerle kanıtlanmış varsayım ve gözlemlerle doğrulanan doğa olayları hakkında yapılan genellemelerdir.

Fizikte büyüklükler farklı anlamlar taşır. Bazıları tek başına bir anlam taşırken bazıları ise diğer büyüklüklere bağlı olarak tanımlanır.


9


1. BÖLÜM Temel Büyüklükler

Tek başına kullanıldığında bir anlam ifade edebilen büyüklüklerdir. Kütle, zaman, uzunluk, sıcaklık, akım şiddeti, ışık şiddeti, madde miktarı.

Türetilmiş Büyüklükler En az iki temel büyüklükle ifade edilebilen büyüklüklerdir. Hız, ivme, enerji, kuvvet.

Büyüklük

Birim

Büyüklük

Birim

Büyüklük

Birim

Kütle

kg

Hacim

cm3

İş

Joule

Uzunluk

m

Hız

m/s

Özkütle

g/cm3

Sıcaklık

K

İvme

m/s2

Öz ısı

cal/g °C

Akım

A

Kuvvet

N

Güç

Watt

Zaman

s

Enerji

joule

Direnç

ohm

Fizik biliminde bazı büyüklükler sadece sayı ve birim ile tanımlanırken bazı büyüklükler için sayı, birim yanında yön, doğrultu niceliklerinin bilinmesine ihtiyaç vardır.

Skaler Büyüklükler Bir sayı ve bir birimle ifade edilebilen büyüklüklere denir. Zaman, enerji, kütle, sıcaklık ...........

Vektörel Büyüklükler Sayı ve birimle birlikte yön ile ifade edilebilen büyüklüklerdir. Hız, kuvvet, ivme, momentum............

I. Mekanik II. Botanik III. Elektrik ve Manyetizma IV. Optik V. Termodinamik VI. Zooloji yukarıdakilerden kaç tanesi fiziğin alt dallarındandır? A) 2

B) 3

Mekanik Elektrik -manyetizma Optik Termodinamik

10

}

C) 4

D) 5

Fiziğin alt dallarıdır.


E) 6


1. BÖLÜM

I. Termodinamik: Kuvvet ve hareket II. Optik: Işığın kırılma ve yansıması III. Nükleer fizik: Atomun çekirdek yapısı IV. Manyetizma: Mıknatıs fiziğin alt dallarının uğraş alanlarından hangisi yanlış verilmiştir? A) Yalnız I

B) Yalnız III

D) I ve III

E) II ve III

C) II ve IV

I. Yanlış. Termodinamik ısı enerjisidir. II, III ve IV doğrudur.

I

II

III

Yukarıdakilerden hangisinin gelişmesinde fizik biliminin rolü vardır? A) Yalnız I

B) Yalnız III

D) II ve III

E) I, II ve III

C) I ve II

I. Kuvvet ve hareket II. Elektromanyetik dalga III. Kuvvet ve hareket

verilenlerin hepsinde fizik biliminin rolü vardır.

Fizikte modellemenin faydalarından beş tanesini yazınız. 1. Görseldir. 2. Ekonomiktir. 3. Tekrarlanabilir. 4. Zaman kazandırır. 5. Ayarlanabilir.


11


1. BÖLÜM

I

II

III

Yukarıdaki görsel ifadelerden hangileri fizikte kullanılan modellemelerdendir? A) Yalnız I

B) Yalnız II

D) II ve III

E) I, II ve III

C) I ve III

I => Şekil fizikle ilgili (Atom yapısı) II ve III ile ilgili değildir.

I. Hipotez II. Kontrollü deney III. Nicel – Nitel gözlem IV. Sonuçları analiz etme V. Problem belirleme bir bilim adamının bilimsel yöntem çerçevesinde izleyeceği yolu sıralayınız? V. Problem belirleme, III. Nitel-nicel gözlem yapma, I. Hipotez, II. Kontrollü deney, IV. Analiz (V, III, I, II, IV)

Hipotez ile ilgili; I. Kesindir. Değiştirilemez. II. Gözlemler sonucu yapılır. III. Deneylerle sınanabilir. yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I

B) Yalnız II

D) II ve III

E) I ve III

C) Yalnız III

Hipotez gözlemler sonucu oluşturulan, kontrollü deneylere açık bilgilerdir.

12



1. BÖLÜM

Hipotez: Bilimsel bir problemin verilerine dayanarak kurulan geçici çözüm yoludur. Teori: Gözlenen bir doğa olayıyla ilgili genellemelerin açıklanmasıdır. Yasa: Doğruluğu kanıtlanmış varsayımlardır. Yukarıda hipotez, teori ve yasa ile ilgili tanımlardan hangileri doğrudur? A) Yalnız hipotez

B) Yalnız yasa

D) Teori ve yasa

C) Hipotez ve yasa

E) Hipotez, teori ve yasa

Verilen tanımlar doğrudur.

I. Nitel gözlem bir ölçü aleti kullanmadan duyu organlarıyla yapılan ölçümdür. II. Nicel gözlem bir ölçüm aletiyle yapılan ölçümdür. III. Nitel gözlem kesindir. yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I

B) Yalnız II

D) I ve II

E) I, II ve III

C) I ve III

III. Nitel gözlem kişiden kişiye değişebilir, kesin değildir. (Yanlış) (I ve II doğru)

Aşağıdakilerden hangisi nitel gözlem değildir? A)

Suyun sıcaklığını el ile ölçmek

B)

Cismin kütlesini bakarak tahmin etmek

C)

Basketbolcunun boyu çok uzun

D)

Fizik dersi çok zor

E)

Pazardan aldığım karpuz yedi kilogram geldi

E) Nicel gözlemdir. Ölçü aleti kullanılarak ölçüm yapılmıştır.


13


1. BÖLÜM

Aşağıdaki büyüklükleri temel/türetilmiş olarak sınıflandırınız. Büyüklük

Temel / Türetilmiş

Kuvvet

Türetilmiş

Hacim

Türetilmiş

Akım şiddeti

Temel

Kütle

Temel

Uzunluk

Temel

Hız

Türetilmiş

Sıcaklık

Temel

İvme

Türetilmiş

Basınç

Türetilmiş

Aşağıdaki büyüklükleri skaler / vektörel olarak sınıflandırınız. Büyüklük

Skaler / Vektörel

Hız

Vektörel

Zaman

Skaler

İş

Skaler

Özkütle

Skaler

Uzunluk

Vektörel

Kuvvet

Vektörel

Sıcaklık

Skaler

İvme

Vektörel

Güç

Skaler

Aşağıdaki büyüklüklerin birimlerini karşılarına yazınız. Büyüklük

Birim

Hız

Metre / saniye

Zaman

Saniye

İş

Joule

Özkütle

Gram / santimetre3

Uzunluk

Metre

Kuvvet

Newton

Sıcaklık

Derece

İvme

Metre / saniye2

Güç

Watt

14


1. BÖLÜM

Fiziğin Doğası


15

2. BÖLÜM

Madde ve Özellikleri

Madde ve Özkütle Madde özelliklerine göre iki grupta incelenir. Bu özellikler, maddeleri birbirinden daha iyi ayırmamızı sağlayan özelliklerdir.

1- Maddelerin Ortak Özellikleri

I. Kütle: II. Hacim: III. Eylemsizlik: IV. Tanecikli yapı:

2- Maddelerin Ayırt Edici Özellikleri Maddelerin aynı ya da farklı türden yapılıp yapılmadığını anlamamıza yarayan, her madde için farklılık gösteren özelliklerdir.

I. Özkütle II. Öz hacim III. Öz ısı IV Erime / donma sıcaklığı V. Genleşme katsayısı VI. İletkenlik VII. Çözünürlük

Cisimlerin hacmi, boyutlarının ölçüleri bilinen cisimlerin (düzgün cisimler) hacmi hesaplanarak bulunur. Boyutlarının ölçüsü bilinmeyen (düzgün şekilli olmayan) cisimlerin hacimleri ölçülerek (taşırma kabı) bulunur.

16



2. BÖLÜM Düzgün cisimlerin hacimleri Şekil

İsim

Hacim Formülü

Küp

V = a3

Hacim = Taban alanı X yükseklik

Madde: Uzayda yer kaplayan kütlesi, hacmi, eylemsizliği

ve tanecikli yapısı olan herşeye madde denir. Maddenin

şekil almış haline cisim denir. Ağaç ve tahta kaşık, de-

V=Axh

Dikdörtgenler prizması

V=a⋅b⋅c

Silindir

V = p r2 ⋅ h

Küre

4 V = πr 3 3

mir, çelik ve çelik tencere ..........

Kütle: Değişmeyen madde miktarıdır. m ile göstirelen gram, kg ..........

Hacim: Maddenin uzayda, kapladığı yere denir. “V” ile

Koni

V=

1 2 πr ⋅ h 3

Kare piramit

V=

1 2 ⋅a ⋅h 3

gösterilir cm3, dm3, litre.........

Düzgün Olmayan Cisimlerin Hacmi Düzgün olmayan cisimlerin hacmi dereceli silindir ya da taşırma kabıyla bulunur.

V1

V2 Cisim Su

Vcisim= Son Hacim - İlk Hacim = V2-V1

Cisim

VTaşan

Vcisim= Vtaşan (Batan cisimler hacimleri kadar sıvının yerini değiştirir.)


17


2. BÖLÜM

50 cm3

V1

50 cm3

V2

Su

V3

80 cm3

V3

Kuru kum

Kuru kumun içinde hava boşlukları vardır. Kuru kumun üzerine su eklenirse su seviyesi v1 + v2 den daha küçük olur. Kumun gerçek hacmi vkum = v3 – v1 den bulunur.

V1 + V2 – V3 = Vhava

Kütle ve Hacim Arasındaki İlişki Sabit sıcaklık ve basınçta maddelerin kütle ve hacmi doğru orantılı olarak değişir.

m

ise V

Özkütle:

Kütle

(Yoğunluk) Bir maddenin birim hacminin kütlesine denir. Aynı sıcaklıkta maddeler için ayırt edici bir özelliktir. “d” ile gösterilir. Birimi 9/cm3, kg/m3 tür. Özkütle =

Kütle Hacim

Eğim = d =

m1 V1

m

=> d = =

V

m1 0

V1

m2 V2

1 gram = 10–3 kg

1 metre = 10–3 km

1 gram 10–2 hg

1 metre = 10–2 hm

1 gram =

10–1

dag

1 metre = 10–1 dam

1 gram = 10 dg

1 metre = 10 dm

1 gram = 100 cg

1 metre = 100 cm

1 gram = 1000 mg

1 metre = 1000 mm

1 litre = 1000 ml 1 litre = 1 dm3 1 litre = 1000 cm3

18

m2


V2

Hacim


2. BÖLÜM Saf bir suya ait aşağıdaki grafikleri çiziniz.

Kütle

Özkütle

Kütle

d

Hacim

Hacim

d

Özkütle

I. Kütle II. Ağırlık III. Eylemsizlik IV. Hacim yukarıdakilerden hangileri maddelerin ortak özelliklerindendir? A) Yalnız I

D) I, III ve IV

B) II ve III

C) I ve IV

E) I, II, III ve IV

Kütle, Ağırlık, Eylemsizlik, Hacim tüm maddeler için ortak özelliktir.

Tanecikli yapı Özkütle

Ortak özellik

Çözünürlük Erime noktası Öz ısı

Ayırt edici özellik

İletkenlik Yukarıda verilen tabloda verilenleri ortak özellik ve ayırt edici özellik olarak eşleştiriniz. Tanecikli yapı => Ortak özellik Diğerleri ayırt edici özelliktir.


19


2. BÖLÜM

Kenar uzunluğu 6 cm, 4 cm ve 8 cm olan dikdörtgen prizma içine yarıçapı 1 cm olan kürelerden en fazla kaç tane yerleştirilebilir? A) 6

B) 12

C) 16

D) 18

E) 24

Küre Çap uzunluğu = 2 cm

}

6 cm 4 cm

8 cm

6 : 2 = 3 tane (üst üste)

4 tane (8:2 = 4) Alt taban

4 : 2 = 2 tane (yan yana) 4 x 2 x 3 = 24 tane

4 cm

Yarıçapları ve yükseklikleri verilen koni ve silindirle oluşturulan

r=2 cm

Vkoni =

cismin hacmi kaç cm3 tür? (p = 3) 6 cm r

A) 88

B) 82

C) 76

D) 72

h1=6cm

Buna göre, koni kaç bardak su ile tamamen dol-

r = 1cm

2 cm

h2 = 2cm

durulur? A) 5

B) 6

C) 7

Vbardak

D) 8

E) 9

= p . 12.2 = 2p

Vtüm - Vüst = Vkesik koni p.22.124 3

20

–

p.12.62 3

= Vkesik koni = 16p–2p


= 14p

14p 2p

7 tane

3.22.4 3

= 16 cm3

Vtoplam = 72+16 = 88 cm3

E) 66

deki bir bardakla doldurulmak isteniyor.

3

=

Vsilindir = pr2.h = 3.22.6 = 72 cm3

1cm

Boyutları şekildeki gibi olan kesik koni silindir şeklin-

pr2.h


2. BÖLÜM

10 cm boyunda 1 cm yarıçapında silindir biçimindeki 10 mum beşerli iki sıra halinde dikdörtgen prizması şeklindeki bir kutuya konulacaktır. Bu kutunun hacmi en az kaç cm3 olmalıdır? A) 400

B) 800

C) 1200

D) 1600

E) 2000

}

5 tane

10 cm

}

} 2.2 cm = 4 cm

5.2 cm = 10 cm

10 cm

}

}

}

4 cm

V = 10.10.4 = 400 cm3

10 cm

95cm3 60cm3

50cm3

Kuru kum

Su

Hacmi 60 cm3 olan kuru kum hacmi 50 cm3 hacmindeki suyun içine döküldüğünde karışım 95 cm3 oluyor. Buna göre, kuru kumun yüzde kaçı boşluktur? A) 10

B) 15

C) 20

D) 25

E) 30

Vkumgerçek = Vson–Vsu = 95–50 = 45 cm3 60 – 45 = 15 cm3 hava (boşluk) 100 x=

100.15 604

60 cm3 kuru kumda 15 cm3 hava

x = 25 % 25 hava verir.


21


2. BÖLÜM

FP FP FP

ĠHNLO,

40

cm3

ĠHNLO,,

seviyesine kadar su dolu şekil-I deki taşırma kabına iki katı cisim bırakıldığında

kaptan 25 cm3 su taşıyor. Buna göre, bir cismin hacmi kaç cm3 tür? A) 40

B) 20

C) 25

D) 15

E) 12,5

Vyeri değişen sıvı = 2 Vcisim = Vyükselen + Vtaşan 2Vcisim = 15+25 = 40 Vcisim= 20 cm3

Kütle

Bir cisme ait kütle – hacim grafiği şekildeki gibidir.

III

Buna göre I, II ve III bölgelerinde cismin özkütlesini yorum-

II

I

layınız?

0

I

V

m

d

II

V

Hacim

II

m

m , V

ise d

d

Kütle

Aynı sıcaklıktaki K ve L sıvılarına ait kütle hacim grafiği 2m

şekildeki gibidir. Buna göre, her iki sıvıdan da 12V hacminde alınıp bir

K

L

m

kaba konulursa toplam kütle ne olur? 0

A) 6m

B) 8m

m = d.V mK =

m V

dK =

C) 14m 2m 2V

=

m V

. 12 V = 12m mL =

m 3V

12 m + 4m = 16 m

22

dL =


D) 16m m 3V

.12 V = 4 m

2V

3V

E) 20m

Hacim


2. BÖLÜM

Kütle (g)

Kütle hacim grafiği şekildeki gibi olan K ve L sıvılarından eşit kütleler alınarak 600 gram karışım oluşturuluyor. 300 K

K

30

300 L

L

10

Buna göre, karışımın hacmi kaç cm3 tür?

10

0

A) 600

B) 700 V =

VK =

m d 300 3

dK=

C) 800 30 10

D) 900

= 3 g/m3 dL=

= 100 cm3

VL=

300 1

10 30

=

1 3

Hacim (cm3)

30

E) 1000

g/m3

= 900 cm3

3 Vtoplam= 100 + 900 = 1000 cm3

Kütlesi 120 gram, özkütlesi 0,8 g/cm3 olan bir katı cisme Vx hacminde bir oyuk açılıp özkütlesi 0,3 olan maddeyle dolduruluyor. Cismin son kütlesi 90 gram olduğuna göre, Vx kaç cm3 tür? A) 20

B) 30

C) 40

D) 60

E) 80

mson = milk – mgiden + mgelen

(m = d.V)

90 = 120 – VX . 0,8 + VX . 0,3

0,5 VX = 30

VX =

30 0,5

= 60 cm3

Boş bir kabın kütlesi 50 gram iken tamamen su ile doldurulduğunda 100 gram gelmektedir. Buna göre, kabın yarısı su, yarısı 0,6 g/cm3 özkütleli sıvı ile doldurulursa toplam kütle kaç gram olur? A) 75

B) 78

C) 80

Vsu = msu (dsu = 1)

D) 85

E) 90

II. durum mkap + msu + msıvı = mson (2)

50 + 25 . 1 + 25.0,6 mkap + msu = 100 50

50

mson = 90 g Vsu = 50 cm3 = Vkap


23


2. BÖLÜM Katılar:

Bu bölümde katı maddelerin boyutları orantılı bir biçimde büyütülüp küçültüldüğünde yüzey alanı, kesit alanı, hacim ve kütlesinin nasıl değiştiğini göreceğiz. Varlıklar orantılı bir şekilde büyütüldüğünde yaşayabilirlermi? Gulliver, King Kong gerçek mi? Yoksa sadece bir masal mı acaba? Bunları bulmak için yükü kesitinin veya cismin taşıyıp taşımayacağı yani dayanıklılık olayına bakılır.

Dayanıklılık: Kesit alanının hacme oranıdır.

Cisimleri aynı oranda büyütüp, küçülttüğümüzde dayanıklılığın değişimini in-

celemek için bazı geometrik cisimlerin dayanıklılığını tablo halinde inceleyelim. Böylece maddeler geliştirilerek yükü taşıyıp taşımayacağına karar verilir. Düzgün geometrik cisimler

Kesit alanı

Yüzey alanı

Hacim

Hacim

a.b.c

a.b 1 = a.b.c c

2. (ab + ac + bc) a.b.c

pr2

pr2 . h

≠r 2 1 = ≠r 2 .h h

2≠rh + 2≠r 2 2 (h + r) = r.h ≠r 2 .h

pr2

4≠r3 3

≠r 2 3 = 4 ≠r3 4r 3

4≠r 2 3 = r 4 ≠r3 3

Yüzey alanı

Kesit alanı

Hacim

2 . (ab + ac + bc)

a.b

2 prh + 2pr2

4 pr2

Dikdörtgen prizma

Silindir

Küre

24



2. BÖLÜM

Kenar uzunluğu a olan dört küple oluşturulan şekildeki cismin yüzey alanının hacmine oranı kaçtır? a a

B) 3 2a

A) 3 a

C) 4 a

a

E) 9 2a

D) 5 a

Yüzey alanı = a2 küp için 6a2’dir. 18 tane kare yüzey var.

2 Yüzey alanı = 18a2 18a = 9

Hacim = 4a3

2a

4a 3

Şekildeki silindirin boyutları iki katına çıkarılırsa,

I. durum

r

I. Kütlesi 4 katına çıkar

h

II. Hacmi 8 katına çıkar

V1 = pr2h

III. Dayanıklılığı yarıya iner

D=

yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I

B) Yalnız III

D) II ve III

E) I, II ve III

m1 = m

C) I ve II

K.A

Hcisim

=

1 h

II. durum V 1= p.(2r)2. 2h = 8pr2h =1 2 m2 = V . d = 8m olur.

D2 =

1 2h

r=a 2a a

2a

a

a a M

a L

K

Aynı maddeden yapılmış boyutları verilen K silindiri, L küpü ve M dik pirizmanın dayanıklılıkları DK, DLve DM dir. Buna göre, DK, DLve DM arasındaki ilişki nasıldır? A) DK = DL= DM

D) DL = DK> DM

Dsilindir = Dküp =

B) DK > DL> DM

1

1 h

=

1 2a

= DK

C) DM > DL= DK

E) DL > DK= DM

Dprizma =

1 h

=

1 2a

= DM

= DL Dsil = Dpriz < Dküp a DK = DM < DL


25


2. BÖLÜM Akışkanlar: a) Sıvılar

Katı, sıvı, gaz gibi maddeler hareketli taneciklerden meydana gelir. Katılarda tanecikler sabit bir nokta etrafında titreşirken sıvılarda ise katılara göre birbirlerinden daha bağımsız titreşim hareketi yaparlar. Sıvıların belirli bir şekilleri yoktur. Bulundukları kabın şeklini alırlar. Gazların belirli bir hacimleri yoktur. Konuldukları kabın hacmini alırlar. Sıvılarda bazı kuvvetsel olaylar gözlenir.

Yapışma (Adezyon):

Birbirine benzemeyen farklı iki madde arasında meydana gelen çekim kuvvetidir. Yağmur yağarken su damlalarının cama yapışıp kalması, aşağı düşmemesi olayı.

Kenarlar yüksek orta kısım daha alçak (adezyon kuv.nin büyük olduğunu gösterir. Su

Birbirini Tutma (Kohezyon): Tek bir madde içerisindeki atomların, moleküllerin ya da iyon gibi benzer parçacıkların bir arada

tutulmasını sağlayan çekim kuvvetidir. Böylece madde kendisini oluşturan parçacıkların bir arada tutulmasından dolayı dağılmadan durur. Örneğin: Civa Orta yüksek Kenarlar alçak

Kohezyon kuvetinin büyük olduğunu gösterir.

Yüzey Gerilimi: Sıvı yüzeyindeki atomların, iç kısımdaki atomlar tarafından büyük bir kuvvetle çekilmesi

sonucu sıvı yüzeyi adeta bir zar gibi gerilir. Sıvı içerisine girmek veya dışına çıkmak isteyen yabancı bir maddenin bunu başarabilmesi için bu zarı delmesi yani yüzey gerilimini yenmesi gerek.

Kohezyon kuvveti > Adezyon kuvveti ise yüzey gerilimi gözlenir. Yani yüzey gerilimi kohezyon (tutma) kuvvetleri ile ilgilidir.

26



2. BÖLÜM Sıcaklık

Yüzey Gerilimi dym / cm

Sıvı

Sıcaklık (°C)

Yüzey Gerilimi

0

75,65

20

72,8

Su

20

72,8

25

71,97

Metil alkol

20

22,6

50

67,91

dym / cm

Civa

20

465

Suyun yüzey geriliminin sıcaklıkla

Benzen

20

27,6

değişimi

Eter

20

17

Bazı sıvıların yüzey gerilimleri

Suyun Yüzey Gerilimine Etki Eden Faktörler Sıcaklık arttıkça yüzey gerilimi azalır. * Surfaktan made: yüzey gerilimini azaltan maddelerdir. Deterjan, sabun ........

Kılcallık Adezyon (yapısına) kuvvet ile ilgili bir özelliktir. Kılcal basınç nedeni ile kılcal borularda sıvının aşağı ya da yukarı doğru hareket ederek belirli bir seviyeye gelme olayına kılcallık denir. Sıvı yükseliyorsa bu sıvıya ıslatan sıvı, aksi halde ıslatmayan sıvı denir. Adezyon kuvveti > kohezyon kuvveti olduğu durumlarda kılcallıktan söz edebiliriz. Su, gliserin ıslatan sıvı iken civa ıslatmayan sıvıdır.

- Sıvı su olabilir - Islatan sıvıdır - Adezyon > Kohezyon

Su

- Sıvı civa olabilir - Islatmayan sıvıdır - Kohezyon > Adezyon


27

2. BÖLÜM


Kılcallığa Etki Eden Faktörler * Sıvının ve kullanılan borunun cinsine bağlıdır. * Sıvının sıcaklığına bağlıdır. * Kılcal borunun kesit alanına bağlıdır.

b) Gazlar: Maddenin üçüncü halidir. Belirli bir şekil ve hacimleri yoktur, bulundukları kabın şekil ve hacmini alırlar. Akışkandırlar. Yüksek basınçta sıkıştırılabilirler. Homojen karışım oluştururlar. Genelde gözle görülmezler.

c) Plazmalar: Plazma iyonize olmuş gaz anlamına gelmektedir. Eğer maddeye yeteri kadar ısı verilirse gaz atomlarından elektronlar kopar ve gaz atomları serbestçe hareket eder. Gaz atomları pozitif iyonlar ve elektronlar olarak ayrışarak plazma’yı oluşturur. Plazma içinde, elektronlar, fotonlar ve uyarılmış atomlar bulunur. Plazma çok yüksek sıcaklıklarda ya da çok düşük sıcaklıklarda yüksek enerjili parçacıklara maruz bırakılarakta üretilebilir. Plazmanın oluşturulmasında bir diğer yötemde yüksek basınçta atomların elektron kabukları çökertilerek meydana getirilmesidir. Plazma topu, neon lambaları, floresan lambası, güney-kuzey kutup ışınları (auroralar), yıldırım ve şimşek plazmalara örnektir.

Plazma Özellikleri 1) İyonlaşmış gazlardan meydana gelir. 2) Elektriksel olarak nötr maddelerdir. 3) Elektrik ve manyetik alanda saparlar. 4) Isı ve elektriği iyi iletirler. 5) Evrenin yaklaşık %99’unu oluştururlar. 6) Sürekli hareket eden ve birbiri ile etkileşen parçacık topluluğudur. 7) Elektromanyetik dalga özelliği (ışıma) gösterirler.

28



2. BÖLÜM

I

II

III

Adezyon > Kohezyon kılcallık ile ilgilidir.

Yukarıdakilerden hangilerinin kullanımı kılcallık olaylarına dayanmaktadır? A) Yalnız I

B) Yalnız III

D) II ve III

E) I, II ve III

C) I ve II

I, II ve III Adezyon > Kohezyon kuvveti olduğundan her üç durumda kılcallıkla ilgilidir.

Bir kılcal boru sıvıya daldırıldığında sıvı seviyesi h kadar oluyor. h

Sıvının yükselme miktarı h, I. Kılcal borunun cinsine, Sıvı

II. Sıvının sıcaklığına, III. Kılcal borunun yarıçapına, niceliklerinden hangilerin bağlıdır? A) Yalnız I

B) Yalnız III

D) II ve III

E) I, II ve III

C) I ve II

h => adezyon kuvveti > kohezyon kuvveti ile ilgilidir.

I. Kılcal boru ile sıvı arasındaki etkileşim h yüksekliğini etkiler. II. Sıcaklık artarsa h yüksekliği azalır. III. Kılcal borunun yarıçapı azalırsa h yüksekliği artar.


29


2. BÖLÜM

r1

Aynı maddeden yapılmış yarıçapları r1, r2 ve r3 olan tüpler bir sıvı içine daldırıldıklarında tüplerde sıvılar h1, h2 ve h3 kadar

h1

r2 h2

r3 h3

yükseliyor. r2 > r1 > r3 olduğuna göre, h1, h2 ve h3 arasındaki ilişki nasıldır?

Sıvı

Kesit alanı daraldıkça sıvı yüksekliği artar. r2 > r1 > r3 ise kesit alanı S2 > S1 > S3 olur.

A) h1 = h2 = h3

D) h3 > h2 > h1

B) h2 > h1 > h3

C) h3 > h1 > h2

S3 en küçük olduğu için h3 en büyük olur. h3 > h1 > h2

E) h1 > h2 > h3

Yüzey gerilimiyle ilgili olarak, I. Kohezyon kuvveti etkisiyle gerçekleşir. II. Sıcaklık arttıkça azalır. III. Deterjan ve sabun yüzey gerilimini azaltıcı etki yapar. yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I

B) Yalnız II

D) II ve III

E) I, II ve III

C) I ve III

Yüzey gerilimi kohezyon kuvveti ile ilgilidir. Surfaktan madde yüzey gerilimini azaltan maddedir. Her üç durumda doğrudur.

Bir öğretmen, adezyon ve kohezyon kuvvetleri ile yüzey gerilimini öğretmeyi amaçlamaktadır. Öğretmen, bu amaçla hazırladığı ders planında, I. bazı böceklerin suya batmadan su üzerinde durabilmesi, (Kohezyon yüzey gerilimi) II. dereceli silindire konan bir suyun yüzeyinin kısmen eğrisel olması, (Adezyon > Kohezyon) III. tam olarak su dolu bir çay bardağına birkaç toplu iğnenin tek tek, dikkatli bir şekilde konulduğu hâlde suyun taşmaması (Kohezyon, yüzey gerilimi) olaylarından hangilerini örnek olarak kullanabilir? A) Yalnız I

B) Yalnız II

D) II ve III

E) I, II ve III

30


C) I ve III

I = > Kohezyon kuvveti yüzey gerilimi II => Adezyon kuvveti III => Kohezyon kuvveti ve yüzey gerilimi ile ilgili


2. BÖLÜM

I. Elimizi yıkadığımızda elimizin ıslak kalması (Adezyon) II. Bir topun suda yüzmesi (Yoğunluk) III. Su yüzeyinde bazı böceklerin yürüyebilmesi (Kohezyon) IV. Kılcal boruda suyun yükselmesi Adezyon V. Peçetenin suyu emmesi Adezyon

} kılcallık

yukarıdakilerden hangisi suyun yüzey gerilimi ile ilgili bir olaydır? A) I

B) II

C) III

D) IV

E) V

Yüzey gerilimi kohezyon kuvveti ile ilgilidir. III. olay yüzey gerilimi ile ilgili olur.

I. Elektriksel olarak nötrdür (Isı ve elektriği iyi iletirler) II. Atomlar iyonlaşmıştır (ve sürekli birbiri ile çarpışırlar) III. İyi bir iletkendir IV. Manyetik alandan etkilenmezler V. Evrenin büyük bir kısmını oluştururlar. (%99 evrende ençok bulunan haldir.) plazma ile ilgili olarak verilen yukarıdaki bilgilerden hangisi yanlıştır? A) I

B) II

C) III

D) IV

E) V

IV. yanlıştır. Plazma manyetik alandan etkilenir. Diğerleri doğrudur.


31

1. BÖLÜM

32


Fiziğin Doğası

Kuvvet ve Hareket

3. BÖLÜM Bir Boyutta Hareket

Öteleme hareketi: Maddeyi oluşturan moleküllerin dönmeden ilerleme sağlamasına öteleme hareketi denir. Bir nesnenin pozisyon değişikliğidir. B

A

B

K D

A K

C

D

C

Dönme Hareketi: Bir nokta etrafında dolanmakta olan cismin hareketine dönme hareketi denir. Dünya’nın Güneş etrafında dönmesi. Rüzgar gülü Ses dalgalarında hava moleküllerini titreşTitreşim Hareketi: İki nokta arasında belirli zaman aralıklarında gidip – gelme hareketine tirir. titreşim hareketi denir.

Yay

Sarkaç a a

Bir cismin hareketi bir noktaya göre tanımlanır. Bu noktaya referans noktası denir.

talarından yönlü uzaklığına konum denir. → x ile gösterilir. Vektörel bir büyüklüktür.

m

Konum vektörü

Cismin veya hareketlinin bu referans nok-

m

X

m

X

Referans noktası

Ankara’dan İstanbul’a bir yolcu aracı ile giderse I yolunu, uçakla giderse II yolunu izliyor. Hareketlinin belli bir sürede kat ettiği mesafeye denir. Skaler bir büyüklüktür.

Yolcu hangi yolu izlerse izlesin ilk konumu ile son konumu aynıdır.

Ankara

I

X

İstanbul

II →

∆x Alınan Yol (x):

A

X2 X1

X3

C

X4

X6 X5

A’dan C’ye alınan yol = X1+ + X2 + X3 + X4 + X5 + X6

→ Yer Değiştirme (∆ x ): Son konum ile ilk konum arasındaki yönlü, vektörel – uzaklıktır. DX = Son konum _ ilk konum = Xson – Xilk

Sürat: Hareketlinin hareketi boyunca aldığı yolun toplam zamana bölümüdür. Skaler bir büyüktür. (Skaler hızda denir.) Sürat =

Alınan yol Geçen zaman


33

Kuvvet ve Hareket

3. BÖLÜM → Hız ( V ): Bir hareketlinin birim zamandaki yer değiştir-

Konum

mesine denir. “V” ile gösterilen birim m/s ya da km/sa’tir. Vektöreldir. Hız =

x

Yer değiştirme

∆x

Zaman

α

∆t t

0

DX V =

Zaman

X - t’ nin eğimi

Dt Hızı verir. Ortalama Hız: Bir hareketlinin toplam yer değiştirmesinin toplam zamana oranına ortalama hız denir. Vort=

Toplam yer değiştirme

x1

toplam zaman ϑort =

DXtoplam Dttoplam

ϑort =

x2

t1

A

t2

B

C

X 1 + X2 t1 + t2

Bir araç sabit hızla hareket ediyorsa bu harekete düzgün doğrusal hareket, değişken hızla hareket ediyorsa düzgün hızlanan ya da düzgün yavaşlayan hareket denir.

Düzgün Doğrusal Hareket: (Sabit Hızlı Hareket) Eşit zaman aralıklarında eşit yol alan aracın hareketine düzgün doğrusal hareket denir. Düzgün doğrusal harekette hızı sabittir. Hız

ϑ

Konum

+ yönde basit hızlı –> –> DX Eğim = V = t

–> Alan = DX Zaman

a

Zaman

(–) yönde sabit hızlı

–ϑ

4m

K noktasından harekete geçen bir çocuk şekildeki yolu izleyip L noktasına ulaşıyor. Buna göre, çocuğun aldığı yol x ve çocuğun yer değiştirmesi ∆x nedir? K’dan L’ye gittiği tüm yolların toplamı aldığı yolu verir. 6+2+4+8+10 = 30 m

34


}

K

L

6m

2m 8m

10m * K(ilk konum) 6m * L(Son konum)

}

x

6+2+4+8+10 = 30 m

∆x DX = 6m

Kuvvet ve Hareket

3. BÖLÜM

Bir cismin konum – zaman grafiği şekildeki gibidir.

Konum

Buna göre, aracın I. II. ve III. bölgelerdeki hareketini yorumlayınız?

x I 0

II t

3t III

2t

Zaman

-x

I

II

Konum değişmiyor.

Konum azalıyor.

cisim duruyor.

Geriye doğru sabit bir hızla gitme var.

III

Konum geriye artıyor.

Cisim hala geriye doğru sabit hızla gidiyor.

Doğrusal bir yolda hareket etmekte olan K, L ve M

Konum (m)

araçlarının konum – zaman grafiği şekildeki gibidir.

18

I. Araçların hızlarını bulunuz.

12

0

Dt

ϑ K=

Eğim

ϑM= XK = ϑ.t = 6.8 = 48 m

24 4 12 8

= 6 m/s

=

3 2

ϑL=

24 6

M

2

4

6

Zaman (s)

8

=4 m/s

m/s

XL = ϑL.t = 4.8 = 32 m 3 XM = ϑM t = 84 = 12 m 2

Konum (m)

Doğrusal yolda hareket etmekte olan bir araca ait konum-zaman grafiği şekildeki gibidir.

+8

Buna göre, aracın (0–8) saniye aralığındaki aldığı

0 -8

yol ve yer değiştirme nedir?

L

6

II. 8 saniyede aldıkları yolları bulunuz. DX

K

24

Buna göre,

ϑ =

doğru

Alınan yol (0–2)s –> 8m (2–4)s –> 8m (4–6)s –> 0m

2

4

6

8

Zaman (s)

Yer değiştirme –> –> –> Xson – Xilk = DX DX = 0–(–8) = 8m

(6–8)s –> 8m

24m


35

Kuvvet ve Hareket

3. BÖLÜM

Doğrusal bir yolda hareket etmekte olan K ve L araç-

Konum

larının konum – zaman grafiği şekildeki gibidir.

v I. Araçların hızları oranı vK nedir? L II. 3t anında araçlar arası uzaklık nedir?

I)

3x

ϑK ϑL

t

= 3 olur.

II) XK = XL =

3x t

x t

Zaman

t

K

x

ϑL =

t

L

L 0 -2x

Buna göre,

ϑK =

K

x

Kilk –2x

. 3t = 9x . 3t = 3x

Kson

0

7x

9x

Lilk

3x

Lson

7x–3x = 4x

ϑ=

ϑ 20

Buna göre, aracın hız – zaman grafiği nasıldır?

Dt

Konum (m)

Doğrusal yolda hareket eden bir araca ait konum - za man grafiği şekildeki gibidir.

Dx

0

2

4 6

8 10

Zaman (s)

-10

10 5

–10 =10 2

2

–5 (0–2)s Geriye doğru sabit hızlı L K

60

(2–4)s ileriye doğru sabit hızlı

M

(4–6)s Duruyor.

120

(6–8)s ileriye doğru sabit hızlı

Doğrusal yolda hareket eden araç |KL| arasını 20 m/s sabit hızla, |LM| arasını 60 m/s sabit hızla alıyor. Buna göre, aracın |KM| arasındaki ortalama hızı kaç m/s dir? A) 28

B) 32

C) 36

lKLl = V1.t1 => 60 = 20 t1

t1 = 3

lLMl = V2 .t2 => 120 = 60 . t2 ϑort =

36

Xtoplam ttoplam

=

60+120 3+2

t2 = 2 =

180 5


= 36 m/s

D) 40

E) 48

(8–10)s Duruyor.

Kuvvet ve Hareket

3. BÖLÜM

8 4 8 16 0 2 4 -2

hız-zaman grafiği şekildeki gibidir. Buna göre, aracın (0–8) saniye aralığında sürati kaç m/s dir? A) 1,5

B) 2

Sürat =

C) 2,5

Alınan toplam yol toplam zaman

=

8+16+4 8

–> Alan = Dx

Hız (m/s)

Doğrusal bir yolda hareket etmekte olan araca ait

6

D) 3

=

28 8

=

7 2

4

8

Zaman (s)

E) 3,5

= 3,5 m/s

Ankara, Yozgat arası uzaklık karayoluyla 350 km , kuş uçuşu ise 270 km dir. Ankara’dan Yozgat’a 5 saatte giden aracın hızı ve sürati nedir? Hız Sürat

ϑ=

Dx Dt

=

270 5

ϑ= 54 km/sa

Sürat = Sürat =

Toplam yol zaman

350 5

= 70 km/sa

Hız

Doğrusal bir yolda hareket etmekte olan bir aracın hız-zaman grafiği şekildeki gibidir. Buna göre, aracın konum – zaman grafiği nasıldır?

2V.t = 2X olsun X

2v v 0 -v

3t

t

2t

4t

Zaman

X

Dx = Alan X 3x 2x t 2t 3t 4t

t


37

Kuvvet ve Hareket

3. BÖLÜM

40m/s

I) tyakalama =

24m/s

X

Y K

64m

M L

ty=

x

Doğrusal bir yolda hareket eden X ve Y araçları K ve L noktalarından aynı anda sabit 40 m/s

64

40–24

Aradaki yol Hızların farkı

=

64 16

= 4 saniye

ve 24 m/s hızlarla geçiyorlar.

II) Xy = 24.4 = 96 m

Buna göre,

III) 4s’de yanyana olan araçların 8s’de alınan yol

I. X aracı Y aracını kaç saniye sonra yakalar?

X = (40–24) . 8

II. X aracı Y aracını yakaladığında Y aracı kaç metre yol almıştır?

X = 16 . 8 = 128 m

III. 12 saniye sonra aralarındaki uzaklık kaç metredir?

→ İvme ( a ): Hız

Birim zamandaki hız değişimine denir.

v2

Cisim hızlanıyor ya da yavaşlıyorsa ivmeli hareket –> yapar. “ a ” ile gösterilir. Vektörel bir büyüklüktür.

v1

Birim m/s2’dir. Dϑ a = Dt

∆v

α ∆t

0

t

Zaman

–> Eğim verir = a ’yı

Düzgün Hızlanan Hareket (İvme sabit): Cisme uygulanan net bir kuvvet cismin hızını düzgün olarak artırır. Cismin bu hareketine düzgün hızlanan hareket denir. Düzgün hızlanan harekette ivme sabittir. İvme

Hız

ϑ 0

–ϑ

38

a

İleri yön t

Zaman

Geri yön


0

–a

Alan = Dϑ

Zaman

Kuvvet ve Hareket

3. BÖLÜM Düzgün Yavaşlayan Hareket (İvme sabit) :

Hareket halindeki cisme hareketine zıt yönde sabit bir kuvvet etki ederse cisim düzgün yavaşlama hareketi yapar.

İvme

Hız

a

İleri yön

ϑ 0

–ϑ

0

Zaman

t

–a

Geri yön

Zaman

t

Hız K

3v

Hız – zaman grafiği şekildeki gibi olan araçların ivmeleri aK, aL

2v

ve aN dir.

L

v

Buna göre, aK, aL ve aN arasındaki ilişki nasıldır?

0

t

-v

A) aK > aL > aN

D) aK = aN > aL

→ → Dϑ a= Dt → a=

B) aL > aN > aK

3ϑ–ϑ 2ϑ → = aK = t–0 t

Zaman

N

C) aN > aK > aL

E) aK > aN > aL

→ → → a K = a N > aL

ϑ ϑ–0 → aL = = t t–0

→ → ϑs – ϑi ts–ti

→ ϑ–(–ϑ) 2ϑ = aN = t–0 t

Hız

Bir doğru boyunca hareket eden araca ait hız – zaman grafiği şekildeki gibidir.

+v

Buna göre, aracın ivme – zaman grafiğini çiziniz?

0 -v

t

2t

3t

4t

Zaman

Eğim = İvme (0–t) → a1 =

ϑ t

(t–2t) → a2 =

ϑ t

= a = a

(2t-3t) → a3 = 0 (Eğim yok) (3t–4t) → a4 = –

ϑ t

a –a

t 2t

3t 4t

= –a


39

Kuvvet ve Hareket

3. BÖLÜM

Hız (m/s)

t = 0 anında yanyana olan K ve L araçlarına ait hız – za man grafiği şekildeki gibidir. Buna göre, 6. saniyede araçlar arası uzaklık kaç

B) 80

C) 100

2

0 -10

metredir? A) 60

K

20 10

4

6 Zaman (s)

L

D) 120

E) 140

DXK = 20+10+20+20+10+20 = 100 m (ileri yön) DXL = –10–10–20 =–40 (geri yön)

100 + 40 = 140 İvme

t = 0 anında durmakta olan araca ait ivme – zaman grafiği

2a a

şekildeki gibidir.

0

Buna göre,

Alan = Dϑ t

2t

3t

Zaman

I. Aracın hareketini yorumlayıp hız – zaman grafiğini çiziniz. II. Araç (0 – t) zaman aralığında x yolunu aldıysa (0 – 3t) zaman aralığında kaç x yol almıştır?

X

ϑ

13x

3ϑ 2ϑ

7x 2x

t 0 – t → hızlanan

2t

t

3t

t

t – 2t → hızlanan

40m/s

2t

3t

t

2t – 3t → sabit hızlı

20m/s

X

Y K

100m

L

Bir doğru boyunca hareket eden X ve Y araçlarının hızları sırasıyla 40 m/s ve 20 m/s dir. Araçlar arası uzaklık 100 metre iken X aracı a ivmesiyle yavaşlamaya başlarken Y aracı sabit hızla hareketine devam ediyor. X aracının Y aracına çarpmaması için yavaşlama ivmesi kaç m/s2 olmalıdır? A) 1

B) 1,5

C) 2

D) 2,2

E) 2,5

X aracının Y aracına çarpmaması için hızını 20 m/s ye indirmesi yeterlidir. X

40 20

X

Aradaki uzaklık = 100 m

a

40

2

= 100

t = 10 s

y t

(40–20) . t

→ → Dϑ 40–20 = 2 m/s2 Eğim = a = = Dt 10–0


Kuvvet ve Hareket

3. BÖLÜM Kuvvet:

İki ya da daha fazla cismin birbiriyle etkileşimine kuvvet denir. Kuvvet bir cismin şeklini değiştirebileceği gibi hareket halindeki bir cismi durduran, duran bir cismi harekete geçiren etkidir. Kuvvet bir cisme temas ederek ya da temas etmeyerek uygulanabilir.

Temas Gerektiren Kuvvet: Etki eden ve etkilenen kuvvetler arasında fiziksel bir temas vardır.

* Cismin şeklinde değişikliğe sebep olur. * Cismi hızlandırır, yavaşlatır veya hareket yönünü değiştirir. * Cisimleri döndürür.

Temas Gerektirmeyen Kuvvet: Etki eden ve etkilenen kuvvetler arasında fiziksel bir temas olmayan kuvvetlerdir.

* Mıknatısların birbirini çekip itmesi * Gezegenlerin birbirini çekmesi * Ağaçtan kopan elemanın yere düşmesi → Kuvvet F sembolü ile gösterilir ve vektörel bir büyüklüktür. Kuvvetin birimi Newton (N) dir. -X

K

F

L

X

K: Başlangıç noktası L: Bitiş noktası X: Doğrultusu +X: Yönü |AB|: Büyüklüğü (şiddeti)


41

Kuvvet ve Hareket

3. BÖLÜM Sürtünme Kuvveti: “Fs” ile gösterilir.

Fs = k.N –> yüzeye etki eden dik kuvvet

Sürtünme sürtünme kuvveti katsayısı Cismin hareket etmesini engelleyen, hareket halindeki cisimleri durduran cisimle yüzey arasındaki etkiye sürtünme kuvveti denir. Sürtünme kuvveti her zaman cismin hareketine zıt yöndedir. Sürtünme kuvveti;

Sürtünme Kuvvetine Etki Eden Faktörler * Zeminin pürüzlülüğüne, zemine etki eden dik kuvvete bağlıdır. Fs = k.N

Statik Sürtünme Kuvveti Cismin durgun haldeki sürtünme katsayısına denir.

Kinetik Sürtünme Kuvveti Hareket halindeki sürtünme katsayısı Fs = kkN Yüzey

Durum

Statik Sürtünme

Kinetik Sürtünme

Katsayısı

Katsayısı

Asfalt

Kuru

0,8 – 0,9

0,75

Asfalt

Islak

0,5 – 0,7

0,45 – 0,60

Toprak

Kuru

0,68

0,65

Beton

Islak

0,8

0,7

0,1

0,07

Buz

Araç lastiği ile bazı yüzeyler arasındaki sürtünme katsayıları

m

m

fs

fs

α

F

m

fs= k(mg-Fy)

F

m

fs

fs= kk.mg

fs= ks.mg v

F

V

V=0

fs

fs= k.(F+mg)

v

m fs= (mg-F)

v F

fs

m s fs= k.mg

fs

m

m

2s fs= k.mg

fs= k.F

Bağımlı Değişken:

m

Bizim değiştirdiğimiz değişkendir.

k

Bağımsız Değişken: Bizim değiştirdiğimiz değişkene yani bağımsız değişkene bağlı olarak değişen değerdir.

42


F

m k

2F

Kuvvet ve Hareket

3. BÖLÜM Kontrol Değişken Sürtünme kuvvetinin avantajları

Sürtünme kuvvetinin dezavantajları

* Yolda yürüyebilmemiz

* Kışın buzlu yollarda araçların kayması

* Yazı yazabilmemiz

* Makineler çalışırken parçaların birbirine sürtünüp aşınması

* Cisimleri tutmamız * Yemek yememiz

* enerji kaybına yol açar

* Araç kullanmamız * Aracın fren yapılarak durdurulması

* Daha fazla güç harcanır

* Uçak, tren, gemi gibi taşıtların üze* Dağ yamaçlarındaki toprağın kay- rinde yavaşlatıcı etkisi vardır. madan durması * Teknolojinin gelişimi ve icatların yapılmalarını sağlamıştır.

Newton’un Hareket Yasaları I. Dengelenmiş Kuvvetlerin Etkisinde Hareket (Eylemsizlik) Fnet=0 F2

F1

m k=0

Duran cismin durmaya, hareketli cismin sabit hızla hareketine eylemsizlik denir. Yani Fnet = 0 ise cisim ya duruyordur ya da sabit hızlı hareket yapar.

II. Newton’un 2. Hareket Yasası (Temel Yasa) Cisim üzerine uygulanan net kuvvetin sıfırdan farklı olmasıyla cisim yavaşlar ya da hızlanır. Yani cismin ivmeli hareket yapmasıdır.

V0= 0 k=0 α

m

F

m

F

k=0

k≠0

F = m.a1

F–Fs = m.a2

→ Fnet = mtoplam.a

F

m k=0

2F–F = m.a3

Kuvvet

Eğim =

a

2F

→ Fnet → a

=m

(Eğim kütleyi verir) İvme


43

Kuvvet ve Hareket

3. BÖLÜM III. Newton’un 3. Yasası (Etki – Tepki Yasası)

Zemine yapılan dik kuvvete etki denir ve her zaman bir etkiye karşı tepki kuvveti vardır. Sadece yönü zıttır. → → Fetki = –Ftepki

Tepki

I

II

Etki

III

+ IV

+ V

Yukarıdaki kuvvetleri temas gerektiren / gerektirmeyen olarak sınıflandırınız? I ve V –> Temas gerektirmeyen II, III, IV –> Temas gerektiren kuvvetlerdir.

Hız

Doğrusal bir yolda hareket eden cismin hız – zaman grafiği şekildeki gibidir.

v

v ve t bilinenleriyle, I. Cismin ivmesi

0

II. Cisme etki eden net kuvvet III. Cismin kütlesi

I –> F = m.a => a =

niceliklerinden hangileri bulunabilir? A) Yalnız I

B) Yalnız II

D) I ve II

E) II ve III

44


t Zaman

C) Yalnız III

ϑ t

bulunur.

II –> F = m.a => “m” bilinmiyor bulunmaz. III. F = m.a => F bilinmiyor bulunmaz.

Kuvvet ve Hareket

3. BÖLÜM 2m

m F1=20N

F2=4N

F3=12N

F4=6N

K

L

Yatay sürtünmesiz sistemde bulunan K ve L cisimlerine etki eden kuvvetler şekildeki gibidir. Buna göre, cisimlerin ivmeleri oranı B) 5 A) 4 3 4 → → Fnet = mT . a

aK kaçtır? aL

C) 3 2

D) 2

E) 3

→ 12–6 = m.a2

8 16 → 20–4 = 2 m.aK => aK = = m 2m

a1= aK aL

m

6

m =

8/m 6/m

4

=

3

m

2m

F

2F

k1

F

k2

k3

m, m ve 2m kütleli cisimler F, 2F ve F kuvvetleri etkisinde sabit hızlarla hareket etmektedir. Buna göre, cisimlerle yüzey arasındaki sürtünme katsayıları k1, k2 ve k3 arasındaki ilişki nasıldır? Fs = F

Fs = 2F

F = k1.mg

2F = k2 . mg

1

k1 =

F

mg

Fs = F

2

k2 =

2F

mg

3

k3 =

Fs = k.N

F = k3 . 2mg F

k2 > k 1 > k 3

2mg

Hız (m/s) 10 2 kg 12 N

a

4

→ 10–4 Eğim = a = 2 a = 3 m/s2

0

2

Zaman (s)

Sürtünmeli bir sistemde 2 kg kütleli cisme yola paralel 12 N’luk kuvvet etki ettiğinde cismin

Fnet = mT.a => Fnet = 2.3 = 6

Fs = kN

hız – zaman grafiği şekildeki gibi oluyor. Buna göre, cisimle yüzey arasındaki sürtünme katsayısı kaçtır? (g=10 m/s2) A) 0,2

B) 0,3

C) 0,4

D) 0,5

E) 0,6

F–Fs = Fnet => 12 – Fs = 6

Fs = 6 6 = k.20 k=

3

10

= 0,3


45

Kuvvet ve Hareket

3. BÖLÜM Hız 2v v

2 kg F K

L

M

0

Şekil I

t

Zaman

4t

Şekil II

Sürtünmenin sadece LM arasında olduğu yatay düzlede bulunan cisme yol boyunca F kuvveti uygulandığında cismin hız – zaman grafiği şekil II deki gibidir olmaktadır. Buna göre, LM arasında cisme etki eden sürtünme kuvveti nedir? A) F 6

B) F 4

(0–t) –> a1 = F = m.a

v t

LM => F –Fs = 2 .

D) F 3

(t.2t) –> a2 =

KL arası => F = 2 .

3F–3Fs = F

C) F 2

E) 2F 3

v

3t

v t

F

F–Fs

v

3t

Fs =

= 3

2F 3

1

2

I

II

III

Araçlar içine asılmış m kütleli cisimlerin konumları şekildeki gibi olmaktadır. Buna göre, araçların hareketleri için ne söylenebilir?

I

2 yönünde hızlanan ya da 1 yönünde yavaşlayan

46

II

2 yönünde yavaşlayan ya da 1 yönünde hızlanan


III Sabit hızlı (1 veya 2 yönünde) ya da duran araç.

1. BÖLÜM

Fiziğin Doğası


47

İş – Güç – Enerji

4. BÖLÜM İş – Enerji – Güç

İş: Günlük hayatta iş kelimesiyle sık sık karşılaşırız. İşe gidiyorum, çok iş yaptım gibi cümleler kullanılırken, temizlik yapmak, kağıt kesmek giysileri dolaba yerleştirmek, ders çalışmak, bulaşık yıkamak gibi etkinlikler iş yapmak olarak aktarılır. Ama fiziksel anlamda işin tanımı bazen yukarıda yaptıklarımıza iş denmesini engeller. Fiziksel anlamda iş yapmak için cisme bir kuvvet uygulamak ve cismin kuvvet doğrultusunda yer değiştirmesini sağlamalıdır.

İş = Kuvvet x Yerdeğiştirme → → w = F. Dx

M F

F

(Joule) (Newton) (Metre) F–x’in alanı yapılan işi verir.

∆x

Alan = Wnet = W1 + W2 – W3 Kuvvet

F1 0 -F2

v=sbt

w1 w 3t 2 t 2t w 3

F Vsbt

Cismin hareket yönüne dik uygulanan kuvvet

Yukarıdaki olaylarda iş yapılmaz.

Yukarıdaki olaylarda iş yapılır.

48


Yol


4. BÖLÜM 

Bir cisme düşey düzlemde F kuvveti uygulandığında F kuvvetinin yaptığı iş; W(F) = F.h



h

→ → W = G.h = mgh

F m

I, II ve III yolları izlenerek cisim h yüksekliğine çıkarılırsa yapılan iş,

III II

h

I

(yükseklik önemli)

w1 = w2 = w3 = mgh olur. (yolun etkisi yok)



F1 kuvvetinin yaptığı iş; → → wF = F1.Dx

F2 kuvvetinin yaptığı iş; → → wF = F2.Dx

Net yapılan iş; Wnet = w1 – w2

→ → → Wnet = (F1–F2) . Dx

F2

F1 ∆x

1

2

I

II

III

Yukarıdakilerin hangisinde fiziki anlamda iş yapılmaktadır?

→ I. –> İş yapılmaz (Dx = 0) II. –> İş yapılır III. –> İş yapılır


49


4. BÖLÜM

m

F

2m

F

x I

2F

m x II

2x II

Yatay sürtünmesiz yolda durmakta olan m, 2m, m kütleli cisimlere F, F, 2F kuvvetleri uygulandığında x, x, 2x yolları sonunda yapılan işler w1, w2 ve w3 oluyor. Buna göre, w1, w2 ve w3 arasındaki ilişki nasıldır? w1 = F.x w2 = F.x w3 = 2F2x

w1 = w2 < w3 (m’ler önemsiz)

Sürtünmeli yatay düzlemde bulunan 1 kg kütleli cisme 12 N’luk

12N

kuvvet 5 metre etki ediyor. Cisimle yüzey arasındaki sürtünme katsayısı 0,2 olduğuna göre, I. Kuvvetinin yaptığı iş,

1 kg

5m

Fs = k.N = 0,2.1.10 = 2N

II. Sürtünme kuvvetinin yaptığı iş, III. Net yapılan iş nedir?

I) WF = F.Dx = 12.5 = 60j II) WF = FSDx = 2.5 = 10j S

III) Wnet = (F-FS) . Dx = (12–2) 5 = 50j

Sürtünmesiz yatay düzlemde durmakta olan 2 kg kütleli cisme yola paralel 12 Newton’luk kuvvet 6 metre uygulanıyor. Buna göre, yapılan iş kaç joule’dür? A) 36

B) 54

C) 60

w = F.Dx = 12.6 = 72j

50


D) 72

E) 144


4. BÖLÜM

Kuvvet (N)

Bir cisme etki eden net kuvvetin aldığı yola bağlı değişim grafiği şekildeki gibidir.

8

Buna göre, (0 – 4) saniye arasında cisim üzerine yapılan iş kaç joule’dür?

4

0

A) 24

B) 20

C) 16

2

D) 12

w = w1 + w2 = 16+8 = 24j

Yol(m)

E) 8

16 = w1

Kuvvet (N)

Alan = w

4

8

8 = w2

4

0

2

4

Yol(m)

Şekildeki vinç 50 kg kütleli yükü 10 metre yüksekliğe sabit hızla kaldırmaktadır. Vincin bu esnada yaptığı iş kaç joule’dir? (10 m/s2) w = m.g.h =50.10.10 = 5000j

Güç Birim zamanda yapılan işe güç denir. Bir işi daha kısa sürede yapan kişi daha uzun sürede yapan kişiye göre daha güçlüdür. Yani güç iş yapabilme hızının birim ölçüsüdür. P harfi ile gösterilir. Birimi watt’tır.

Güç:

P=

İş Zaman w t

watt =

joule

saniye


51


4. BÖLÜM

Güç P

Güç – zaman grafiğinin altında kalan alan işi verir.

Alan=w

W = P . t dir. 0

t

Sürtünmesiz zemindeki 2 kg lık cisme F = 10N luk kuvvet 2s

2 kg

Zaman

Saatte 108000 joule iş yapan bir makinanın gücü kaç wattır?

P= P=

w

t = 1sa = 3600 saniye

t

108000 3600

= 30 watt

boyunca uygulandığında harcanan güç kaç watt tır?

F = 10N

F = m.a => 10 = 2.a x= P= P=

w t

=

F.x

1010 2

t

=

x= 100 2

1 2 1 2

at2

a = 5N/kg

.5.22 = 10

= 50 watt

Enerji Bir sistemin iş yapabilmesi için enerjiye ihtiyaç vardır. Bu enerji kimyasal enerji, nükleer enerji, elektrik enerjisi, biyokütle enerji, potansiyel enerji, kinetik enerji olarak doğada bulunur. Bu enerjiler birbirine dönüşebilir. Dönüşüm sırasında toplam enerji değişmez. Bir cismin sahip olduğu potansiyel enerjisi ile kinetik enerjisi toplamına o cismin mekanik enerji si denir. Fiziksel anlamda iş enerji aktarımıdır.

Kinetik Enerji

EK = EK =

Kütle x Hız2 2

1 2

mϑ2

Hareket eden cisimlerin sahip olduğu enerjidir.

52


v m


4. BÖLÜM

Yatay net kuvvetin yatay düzlemde yaptığı iş cismin kinetik enerjisindeki değişime eşittir. v1

v2 F

F x

w = EK w=

1 2

son

– EK

ilk

F.x =

1

m (ϑ22 – ϑi2)

2

m (ϑs2 – ϑi2)

2v

v

m

2m

I

II

Yatay yolda 2v, v hızlarıyla hareket eden m, 2m kütleli cisimlerin kinetik enerjileri oranı

E1 oranı kaçtır? E2 1

E1 =

2 1

E2 =

2

m.4ϑ2

=

2m.ϑ2

4 2

= 2

Potansiyel Enerji Cisimlerin konumlarından dolayı sahip oldukları enerjiye potansiyel

m

enerji denir. h

h 2a h h

h

a

m = kütle (kg) h = Yükseklik (m)

r

Ep: mgh Ep: mgh Ep: mga Ep: mgr Bazı cisimlerin kütle merkezleri’nin yerden yüksekliği şekildeki gibidir. Ep = m.g.h

I. Aynı işi daha kısa sürede yapan makinelerin gücü daha fazladır. II. Sabit bir kuvvet etkisinde cisme yol aldırılıyorsa kuvvet iş yapmış demektir. III. İş yapabilme yeteneğine enerji denir. iş ile ilgili yukarıdaki yargılardan hangileri doğrudur? A) Yalnız I

B) Yalnız II

D) II ve III

E) I, II ve III

C) I ve III

Her üç öncülde doğrudur.


53


4. BÖLÜM

Sürtünmesiz yatay düzlemde 1 kg kütleli cismin hızını 4 m/s den 8 m/s ye çıkarmak için kaç joule enerji gerekir?

w= w=

1

m (ϑs2–ϑi2) =

2

48 2

1 2

.1.(64–16)

= 24j

F

m K

x

L

3x

M

Yatay sürtünmesiz bir sistemde K noktasında durmakta olan m kütleli cisme F kuvveti yol boyunca etki ediyor. Cismin L noktasındaki hızı v olduğuna göre M noktasındaki hızı ne olur?

F.x =

1 2

F.4x =

mϑ2 1 2

mϑm2

1 = 4

=>

ϑ2 ϑm 2

ϑm = 2ϑ

Doğrusal bir yolda hareket etmekte olan 1 kg kütleli aracın x = 0 konumundaki hızı sıfırdır. Araca uygulanan kuvvet yol grafiği şekildeki gibi olduğuna göre, cismin 6 saniyedeki hızı nedir?

wnet = 32 =

1 2

1 2

mϑ2

.1ϑ2

wnet = 18 + 36 – 22 wnet = 32 joule V2 = 64

V = 8 m/s

54


Kuvvet (N) 18 0 -11

L

18 36 2

8 4 22 Yol (m)


4. BÖLÜM v m

2v F1

v0=0 2m

x Şekil I

3v F2 3x Şekil II

Yatay sürtünmesiz düzlemde şekil I deki m kütleli cisme F1 kuvveti x yolu boyunca uygulandığında cismin hızı 2v, 2m kütleli cisme şekil II deki gibi F2 kuvveti uygulandığında 3x yolu donunda hızı 3v oluyor. Buna göre,

F1.x =

1 2

F2.3x =

F1 oranı kaçtır? F2

m(4ϑ2–ϑ2) => F1.x =

1 2

m 3ϑ2

1 1 .2m(9ϑ2–0) => F2.3x = 2m 9ϑ2 2 2 F1

F2

=

1 2

Kütlesi 2 kg olan bir cismin hızı 4 saniyede 4 m/s den

4 m/s

8 m/s ye çıkaran kuvvetin gücü kaç wattır? 1 DE= 2(82–42) 2 P=

w t

=

DE t

=

48 4

F

DE= (64–16) = 48

= 12 watt

L K 2m

maktadır. Buna göre, cisimlerin yere göre potansiyel enerjileri EK kaçtır? EL

F

2 kg

2m ve 3m kütleli cisimler şekildeki yüksekliklerinde tutul-

oranı

8 m/s

h

3m

2h

Yer

EK = 2m.g.h

=

1

EL = 3m.g.2h 3


55


4. BÖLÜM

Düzgün türdeş K, L ve M cisimleri şekildeki gibi dengededir. Cisimlerin kütleleri eşit olduğuna göre cisimlerin

K

L

M

yere göre potansiyel enerjileri wK, wL ve wM arasındaki ilişki nasıldır?

Yer

A) wK > wL > wM

B) wK = wL > wM

D) wK = wL = wM

C) wM > wL > wK

E) wK > wL = wM

Cisimlerin kütle merkezinin yere olan uzaklıkları arasında hK = hL > hM ilişkileri vardır. w = mgh dan wK = wL > wM dır.

2h h h I

II

III

Özdeş tuğlalarla oluşturulan I, II ve III sistemlerinin potansiyel enerjileri E1, E2 ve E3 arasındaki ilişki nasıldır? E1 = 2m.gh E2 = mg

h

2

+ mg2h =

E3 = mgh+mg (2h+

h

2

5mgh

) =

2 7 2

mgh

E 3 > E2 > E1

L 2

m

2h

K

L 2

2m

m

2h

K

K I

h

L

II

III

Şekildeki sürtünmesiz sistemde K noktasında bulunan cisimler L noktasına sabit hızlarla çıkartılıyor.

w1 = mg.2h

Buna göre, cisimleri L noktasına çıkarmak için yapılan işler w1, w2 ve w3 arasındaki w = 2mgh 2 ilişki nasıldır? w3 = mg2h

56


}

w 1 = w2 = w 3


4. BÖLÜM Enerjinin Korunumu ve Enerji Dönüşümleri Bir cismin sahip olduğu enerjiler (kinetik ve po-

K

m

tansiyel) birbirine dönüşebilir. Sürtünmesiz bir ortamda sisteme dışardan bir kuvvet etki etmediği sürece mekanik enerji korunur, yani kinetik

h

enerji ve potansiyel enerji toplamı değişmez. K noktasında bulunan m kütleli cismin sahip ol-

V Yer

L

duğu enerji potansiyel enerjidir. Cisim serbest bırakılırsa L noktasından belli bir hızla geçer. Cismin L noktasında sahip olduğu enerji kinetik enerjidir. Sistem sürtünmesiz ise K noktasındaki potansiyel enerji L noktasındaki kinetik enerjiye eşittir. Sistem sürtünmeli ise enerjinin bir kısmı sürtünmeden dolayı ısıya dönüşeceğinden K noktasındaki potansiyel enerji L noktasındaki kinetik enerjiden büyük olur. Sizde günlük hayatta karşılaştığınız enerji dönüşümlerine bir kaç örnek vererek açıklayınız. _ Çevremizi aydınlatırken elektrik enerjisi, ışık enerjisine _ Ütü yaparken elektrik enerjisi, ısı enerjisine _ Barajlarda toplanan suyun tribünleri hareket ettirmesiyle potansiyel enerjisi, kinetik enerjiye _ Yiyeceklerden aldığımız enerji ile hareket etme _ Hareketli araçta frene basılarak sürtünme enerjisine dönüşümü

Verim: Bir araç ya da vinç çalışırken motorun harcadığı enerjinin bir kısmı ısıya dönüşür. Bu ısıya dönüşen enerji kaybolmaz sadece amacımız dışında bir enerjiye dönüşür. Bu durumda motora verilen enerjiyle motorun yaptığı iş eşit olmaz.

Verim =

Verim =

Alınan güç Verilen güç

Alınan enerji Verilen enerji


57


4. BÖLÜM

Bir makineye 160 joulelik enerji verildiğinde araç bu enerjinin 40 joulesini ısı enerjisi olarak dışarı atıyor. Buna göre, aracın verimi % kaçtır? A) 40

B) 50

C) 60

D) 75

E) 80

Verilen enerji = 160 Alınan enerji = 160 – 40 = 120 Verim =

Alınan enerji Verilen enerji

=

120 160

=

3 4

=> %75

YENİLENEBİLİR VE YENİLENEMEZ ENERJİ KAYNAKLARI Enerji deyince aklımıza yenilenebilir ve yenilenemez enerji kaynakları gelir. Kullandıkça rezervleri tükenen kaynaklara yenilenemez enerji kaynakları, rezervleri tükenmeyen kaynaklara ise yanilenebilir enerji kaynakları denir. ENERJİ KAYNAKLARI

Yenilenebilir

Yenilenemez

Rüzgar

Petrol

Dalga

Kömür

Güneş

Doğalgaz

Su

Madenler

Orman

……………

Toprak

……………

Hava

……………

Jeotermal

……………

Yenilenemez Enerji Kaynakları Kömür Yeraltı madenciliğiyle çıkarılan fosil yakıtlardır. Kolayca yanar. Isı derecesi yüksektir.

58


4. BÖLÜM


Petrol Yeraltından çıkarılan doğal yanıcı mineral yağıdır. Az bulunur, değeri yüksektir. Uzun süredir yaşayan bitki kalıntılarının toprakta başkalaşmasıyla oluşur.

Doğalgaz Yer kabuğunun içindeki fosil kaynaklı bir çeşit yanıcı gaz karışımıdır. Petrolden sonra yakıt olarak ikinci sırada yer alır.

Geleneksel biyokütle (bitki ve hayvan atıkları) Organik maddelerin enerji kaynağı olarak kullanılmasıdır. Biyo yakıt olarakta kullanılır.

Yılda kişi başına kg petrol eşdeğeri cinsinden enerji tüketimi (2001 verileri). Siyah bölgeler, hakkında bilgi bulunmayan ülkelerdir. Kırmızı renk 1990 - 2001 arasındaki artışı, yeşil ise azalmayı gösterir.

Yenilenebilir Enerji Kaynakları

Rüzgar Yüksek paneller aracılığıyla rüzgar enerjisini elektirik enerjisine dönüştürür. Aynı zamanda hidrojen üretiminde de kullanılır.


59


4. BÖLÜM Dalga enerjileri

Okyanus, denizler gibi büyük su kütlelerinde meydana gelen dalga enerjisinden yararlanmak. Toplam enerjisi gel-git enerjiden fazladır. Gel - git ve akıntı enerjileri Gelgit ya da okyanus akıntısı nedeniyle yer değiştiren su kütlesinin kinetik veya potansiyel enerjisinin dönüşüdür.

,

60



4. BÖLÜM 1. Doğal Kaynakların Sınıflandırılması

Doğal kaynaklar, çok fazla çeşitlilik gösterir. Örneğin, günlük hayatta kullandığımız kağıt, kalem, evlerimizde kullandığımız eşyalar birer doğal kaynak ürünüdür. Çeşit bakımından zengin olan doğal kaynaklar, değişik kriterler göz önüne alınarak sınıflandırılabilir. Şimdi bu sınıflandırmanın hangi kriterlere göre yapıldığını aşağıdaki kavram haritasını inceleyerek görelim.

Belirli şartlar dahilinde kendini yenileyebilen kaynaklar


61


4. BÖLÜM 2. Doğal Kaynakların Faydaları

Doğal kaynakların insan ve toplum hayatında çok önemli bir yeri vardır. Yaşamı fonksiyonel hale getiren araç ve gereçlerin tamamına yakını doğal kaynaklardan sağlanmaktadır. İnsanlar ilk Çağlardan itibaren doğal kaynaklardan farklı şekillerde yararlanmışlar, bunun sonucunda da medeniyetler ortaya çıkmıştır. Sanayi toplumu, uzay çağı ve bilgi toplumunun doğuşu da doğal kaynaklardan sağlanan ürünler sayesinde gerçekleşmiştir.

Aşağıda bazı önemli doğal kaynaklar ve özellikleri verilmiştir. Bu özelliklerden ve ön bilgilerinizden hareketle tablodaki boşlukları örnekteki gibi doldurunuz.

Doğal Kaynak Türleri

Nereden Elde Edildiği, Oluşum Kökenleri

Kullanım Amacı, Faydaları ve Önemi

Bitkisel maddelerin yer altında depolanarak değişime

Isınma ve termik santrallerde elektrik enerjisi elde et-

uğramasıyla oluşur.

mede kullanılır.

Petrol

Bitki kalıntılarından oluşur.

Ulaşım için, ilaç, gübre plastik gibi maddeler için hammaddedir.

Uranyum

Kimyasal bir elementtir.

Seramiğe renk vermek amacıyla Elektrik enerjisi üretiminde

Doğalgaz

Yer kabuğundaki fosil yakıtlardan elde edilir.

Isınmada, plastik gübre sanayi, yakıt olarak kullanılır.

Ormanlar

Toprağa tohum atılıp fide de, yaprak olarak oluşur.

Kağıt sanayi, ısınma.

Çayır ve otlaklar

Doğada bulunur.

Hayvanlara enerji verir.

Güneş enerjisi

Güneşten elde edilir.

Sanayi sisteminde, evde su ısıtıcısı

Rüzgâr

Rüzgardan elde edilir.

Elektrik enerjisi

Gel-git

Dalga hareketlerinden suyun yükseklip alçalması

Elektrik üretimi

Biyokütle

Bitki ya da organik maddelerden

Yakıt olarak da kullanılır.

Kömür

62


kullanılır.

1. BÖLÜM

Fiziğin Doğası


63

Isı ve Sıcaklık

5. BÖLÜM ISI VE SICAKLIK

Günlük hayatta kullandığımız ısı ve sıcaklık aynı kavramlar mıdır? “Suyun kaynama ısısı 100 °C dir.”, “Bu gün hava ısısı 20 °C olacakmış.”, ”Hemşire hastanın vücut ısısını ölçtü.” gibi cümlelerini bazen bizlerde kullanıyoruzdur. Peki bu cümleler doğru kullanılmışmıdır?

Isı: Sıcaklık farkından solayı aktarılan enerji miktarına denir.

Bir enerjidir. Kalorimetre kabı ile ölçülür. “Q” ile

gösterilir. Birimi joule ya da kaloridir. Kütleye (Madde miktarı) bağıldır Q = m.c.DT

Sıcaklık:

Maddenin taneciklerinin sahip olduğu

enerjileri-

nin ortalamasına denir. Enerjinin ölçüsüdür. Enerji

değildir. “T” ile gösterilir. Termometre ile ölçülür. Birimi derecedir. Madde miktarına bağlı değildir.

Termometreler:

0

100 bölme

32

Celcius (oC)

273

Fahrenheit (oF)

oC–Donma

Kelvin (K)

noktası

Kaynama noktası – Donma noktası oC

100

=

oF–32

180

=

K–273 100

=

B

=

Suyun donma noktası

B - A bölme

373

180 bölme

212

100 bölme

100

A

Suyun kaynama noktası

x

oF–Donma

noktası

Kaynama noktası – Donma noktası

= .........

oX–A

B–A

Evrende bilinen en düşük sıcaklık –273 °C yani 0 kelvindir. Bu sıcaklıkta madde molekülleri hareketsiz kalır. Bu sıcaklığa mutlak sıfır noktası denir.

64


Isı ve Sıcaklık

5. BÖLÜM Termometre Çeşitleri 1. Metal Termometre: Çok

yüksek

(~1600oC)

sıcaklıkları

ölçmede

kullanılır

Fabrika ve fırınlarda kullanılır.

2. Sıvılı Termometre: Kılcal boru

Sıvı haznesi

Genleşmesi büyük olan ve sıcaklıkla orantılı olan termometrelerdir. Hasta duvar termometreleri

3. Gazlı Termometre: Sıcaklık değişimine bağlı olarak tüp içindeki gazın hacminin ya da basıncının artması veya azalma-

sı sonucu sıcaklık ölçümü yapılır. Genelde hidrojen gazı kullanılır.

Fahrenheit termometresinde okunan 140 °F Celsius termometresinde kaç °C olarak ölçülür? A) 40 F–32 180

B) 48

=

x 100

C) 56

D) 60

E) 70

= (140–32) . 5 = 9x x = 60 oC

Suyun kaynama noktasını 373°, donma noktasını 273° olarak gösteren Kelvin termometresinde okunan 323°, Fahrenheit termometresinde kaç Fahrenheit olarak ölçülür? A) 112 K-273 100

B) 122

=

F–32 180

=>

C) 132

323–273 100 50 100

=

=

D) 142

E) 152

F–32 180

F–32 180

=> F–32 = 90 F=122


65

Isı ve Sıcaklık

5. BÖLÜM

Celsius termometresinde hava sıcaklığı 30 °C ölçüldüğüne göre, Fahrenheit ve Kelvin termometrelerinde aynı sıcaklık ne olarak ölçülür? Fahrenheit

C

=

100 30 100

=

F–32

Kelvin

86o

303o

180

C = K–273 K = 273 + 30

F–32

K = 303o

180

F= 86o

Suyun kaynama noktasını 130 °X donma noktasını –20 °X olarak gösteren X termometresinde okunan 40 °X Celcius termometresinde kaç °C olarak ölçülür? A) 30

B) 40

X–D.N K.N – D.N 60 150

=

=

C 100 C 100

C) 45

=>

40–(–20) 130–(–20)

D) 50

=

E) 60

C 100

=> C = 40o

x ve y termometrelerinin aynı ortamda gösterdiği sıcaklık de-

°x

ğerleri şekildeki grafikte verilmiştir. Buna göre, y termometresi 50°y değerini gösterdiği anda

10

x termometresi kaç °x i gösterir? -20

A) 15

B) 20

C) 30

Üçgende benzerlikten,

20 70

66

=

10 X

=> x = 35o


D) 35

0

E) 40

50

°y

Isı ve Sıcaklık

5. BÖLÜM

İç Enerji: Maddeler taneciklerden oluşur. Taneciklerin sahip olduğu toplam enerjiye iç enerji denir. Maddeye dışardan enerji verildiğinde iç enerji artar. İç enerjinin artması katı maddenin moleküllerinin titreşim, sıvı madde moleküllerinin titreşim – dönme, gaz moleküllerinin ise titreşim – dönme – öteleme hareketlerini arttırır.

Öz ısı (c): Bir gram maddenin sıcaklığını 1°C arttırmak için gerekli ısı miktarına denir. “C” ile gösterilir. Birimi

Isı Sığası (c):

cal

9 oC

’dir. Maddeler için ayırt edicidir. Özgül ısı da denir.

Maddenin kütlesi ile özısısının çarpımına denir. “C” ile gösterilir. m gram maddenin sıcaklığını 1oC değiştirmek için gerekli ısıdır. Maddeler için ayırt edici değildir. Isı sığası = Kütle X Özısı

Birimi

C = m.c Madde

cal oC

’dir ayırt edici değildir.

Özısı (Cal / g °C)

Madde

Özısı (Cal / g °C)

Su

1

Zeytin yağı

0,47

Demir

0,115

Civa

0,033

Buz

0,5

Naftalin

0,41

Cam

0,1

Aleminyum

0,217

Kurşun

0,03

Etil alkol

0,6

Bir cisimden alınan ya da cisme verilen ısı,

Q = m. c. D T

Isı

Eğim =

DT Q

Özısı Kütle

Sıcaklık değişimi (Tbüyük-Tküçük)

T2

a

T1

=

Sıcaklık

1

0

Isı

Q

Isı sığası Q = m.c.DT

Sıcaklık

Kütlesi 2m olan K maddesi ve kütlesi m olan L maddesine ait

4T

sıcaklık – ısı grafiği şekildeki gibidir.

3T

C Buna göre, maddelerin öz ısıları oranı K kaçtır? CL

K

2T T Q

2Q 3Q 4Q

L için

2Q = 2m. CK.2T

4Q = m. CL.2T

CK =

L

0

K için

Isı

Q

CL =

2mT CK CL

=

Q/2mT 2Q/mT

=

2Q mT

1 4


67

Isı ve Sıcaklık

5. BÖLÜM

30 °C sıcaklığındaki 50 gram sıvıya 600 kalori ısı verilirse sıvının sıcaklığı 60 °C oluyor. Buna göre, sıvının öz ısısı kaç cal/g °C dir?

Q = m . c. (Tbüyük – Tküçük) 600 = 50 . c . (60–30) 12 = c . 30

c =

12

=

30

2

cal

5

9oC

Sıcaklık

Sıcaklık

K

T

L

3T L T

0

2t

Zaman

0

t

Zaman

Özdeş ısıtıcılarla ısıtılan K ve L katı cisimlerinin sıcaklık – zaman grafiği şekildeki gibidir. Cisimlerin kütleleri sırasıyla m, 2m olduğuna göre, ısı sığaları oranı

CK oranı kaçtır? CL

Zaman = Isı 2Q = m . CK . T

2 =

Q = 2m . CL . 2T

CK CL

CK 4CL

= 8

Kütlesi m öz ısısı c olan bir cisme Q kadar ısı verildiğinde cismin sıcaklığı T kadar artıyor. Buna göre, aynı ısı kütlesi 3m öz ısısı c olan bir cisme verilirse sıcaklığı kaç T ar2 tar?

Q = m . c . T Q = 3m c .T1 2

68

=>

3 2

T1 =

T1 = T 2 3

T


Isı ve Sıcaklık

5. BÖLÜM Hal Değişimi:

Bir maddenin katıdan sıvıya, sıvıdan buhara ya da buhardan sıvıya, sıvıdan katıya dönüşmesine hal değişimi denir. Bir gram kütlenin hal değiştirmesi için gerekli ısı miktarına hal değiştirme ısısı denir. L harfi ile gösterilir.

Lbuz = 80 cal / °C

Lbuhar = 540 cal / °C dir.

Erime: Katı bir maddenin ısı alarak sıvıya dönüşmesidir. Katı

Isı

alıyor

Sıvı => Erime

Donma: Sıvı bir maddenin ısı kaybederek katı hale geçmesine denir.

Kaynama: Isıtılan bir sıvının iç buhar basıncının dış basınca eşit olduğu ana denir.

Sıcaklık

Q1 = m . Ckatı (T2 – (–T1)) Q2 – Q1 = m . Lerime Q3 – Q2 = m . Csıvı . (T3–T2) Q4 – Q3 = m . Lbuhar

sıvı + gaz

T3

T2 0 -T1

katı + sıvı

Q1

Gaz

sıvı Q2

Q3

Q4

Isı

katı

–5 °C deki 1 gram buz parçasını 110 °C de su buharı haline getirmek için kaç kalori ısı verilmelidir? (Lbuz = 80 cal/g, Cbuz = 0,5 cal/g°C, Csu = 1 cal/g°C, Lbuhar = 540 cal/g, Cbuhar = 0,5 cal/g°C)

I –> Q1 = 1.0,5.5 = 2,5 cal II –> Q2 = 1.80 = 80 cal

III –> Q3 = 1.1.100 = 100 cal

IV –> Q4 = 1.540 = 540 cal

V –> Q5 = 1.0,5.10 = 5 cal

QToplam = 727,5 cal

Sıcaklık 110

100

0 II –5 I

IV III

V

t


69

Isı ve Sıcaklık

5. BÖLÜM

Özısısı 2 cal/g°C olan sıvıya ait sıcaklık – ısı grafiği şekil-

Sıcaklık (°C)

Q1

deki gibidir. Buna göre, sıvının buharlaşma ısısı kaç cal/g dır?

Q2

30

Q1 = m . c . DT

10

Q2 = m . Le

0

100 = m . 2 . 20 => m =

10 4

=

5 2

100

300

Isı (cal)

gram

Q2 = 300 – 100 = m . Lb 40

200 =

5 2

. Lb

Lb = 40.2 = 80 cal/g

T sıcaklığında katı bir cisme ait sıcaklık – ısı grafiği şekildeki

Sıcaklık

gibidir.

4T

Buna göre, cismin katı haldeki öz ısısının sıvı haldeki özC ısısına oranı K kaçtır? CL

2T 0

2Q

3Q

4Q

Isı

-T

2Q = m . CK . 3T Q = m . CL . 2T 2=

3 2

CK CL

=>

CK CL

=

4 3

Madde

Erime noktası

Kaynama noktası

K

–20 –15

30 105

L

–20 60

100 105

M

–30 –20

90 105

Erime ve kaynama noktaları tablodaki gibi olan K, L ve M maddelerinden hangileri –20 °C ile 105 °C arasında katı – sıvı – gaz hallerinde bulunur? –20 °C ve 105 °C aralığında K ve L maddeleri üç fiziksel haldede bulunabilir. M yalnız sıvı ve gaz halde bulunabilir.

70


Isı ve Sıcaklık

5. BÖLÜM Isıl Denge

Farklı sıcaklıktaki maddeler birbirine dokundurulduğunda aralarında ısı alış verişi olur. Isı, sıcaklığı büyük olan cisimden sıcaklığı küçük olan cisme doğru akar. Isı alışverişi cisimlerin sıcaklıkları eşit oluncaya kadar devam eder. ●

K ve L cisimleri ısıca yalıtılmış bir ortamda yanyana konulursa denge sıcaklığı;

T1 K

T2 F

m1

m2

c1

c2

L

T1>T2

T1 ve T2’nin arasında bir değer olur. => m1 . C1 (T1–Td) = m2 C2 (Td–T2) Tdenge =

m1c1T1 + m2c2T2 m1c1+m2 . c2

●

m1

m2

m3

c1 T1

c2 T2

c3 T3

Üç kaptaki sıvılar bir kapta toplanırsa sistemin denge sıcaklığı

TD =

m1c1T1 + m2c2T2 + m3c3T3 m1c1+m2c2+m3c3

Isı alışverişi yapan cisimlerden ısı sığası büyük olan cismin sıcaklık değişimi küçük olur.

K

L

3m C 6T

4T

Isıca yalıtlımış bir ortamda K, L kaplarında bulunan sıvılar yeterince büyük kapta türdeş

Tdenge =

olarak karıştırılıyor. Buna göre, karışımın son sıcaklığı kaç T olur?

Tdenge =

3m . c . 6T + m.2c4T 3m . c + m. 2c 26 5

=

26 mcT 5 mc

= 5,2 T olur.


71

Isı ve Sıcaklık

5. BÖLÜM

Kütleleri 2m, 3m sıcaklıkları 2T, 5T olan cisimler yanyana konu-

L

luyor.

K

Isıl denge sağlandığında denge sıcaklığı 4T olduğuna göre, C cisimlerin özısıları oranı K kaçtır? CL

3m

F5T

2m 2T

Qalınan = Qverilen => 2m . CK . (4T–2T) = 3m . CL (5T–4T) CK

2 cK . 2T = 3CL. T

CL

=

3 4

K musluğundan 30 °C, L musluğundan 60 °C sıcaklığında sular

K

akmaktadır. Özdeş iki musluk aynı anda açılarak kabın yarısı

L 30 OC

dolunca K musluğu kapatılıyor ve kabın kalan kısmı L muslu-

60 OC

ğundan akan su ile dolduruluyor. Buna göre, kap tamamen dolduğunda oluşan karışımın sıcaklığı kaç °C olur? Toplam kütleyi 4m alırsak, Tdenge =

m.30+m60+2m.60 4m

=

210 m 4 m

Tdenge = 52,5 oC olur.

K

L

M

T

T

T

h h

Isıca yalıtılmış bir ortamda K, L ve M kaplarında h yüksekliğinde T sıcaklığında sular vardır. Kaplara T sıcaklığından daha yüksek sıcaklığa sahip sular 2h seviyesine kadar doldurulursa kaplardaki denge sıcaklıkları TK, TL ve TM arasındaki ilişki nasıl olur? Kütle büyük ise T denge ona yakın olur. TK =

T+T1 2

TL >

T+T1 2

TM <

TL > TK > TM

72


T+T1 2

Isı ve Sıcaklık

5. BÖLÜM Isı İletim Yolları ve Enerji İletim Hızı

Isı enerjisi her zaman sıcak olan cisimden soğuk olan cisme doğru akar. Isının yayılması üç farklı yolla olur.

İletim Yoluyla: Demir

Maddeyi oluşturan taneciklerin birbirine çarparak ısıyı

yayma yoludur. Dokunmayla gerçekleşir. En iyi ısı iletim yolu katılarda gözlenir.

Konveksiyon (Taşıma) Yoluyla: Enerjinin madde moleküllerinin hareketi ile yayılmasıdır. Sıcak taneciklerin soğuk taneciklerle yer değiştirmesi yoluyla olur. Sıvı ve gazlarda görülür. Taşıma yoluyla iletim de denir.

Radyasyon (Isıma) Yoluyla: Isının ışınlar yoluyla yayılmasıdır. Güneşin dünyamızı ısıtması, piyasadaki infraret ısıtma sobaları gibi olaylarda radyasyon yoluyla iletim var.

Enerji İletim Hızı Boyu ∆x olan bir maddenin kesit alanı A, uçları arasındaki sıcaklıklar T1 ve T2 olsun. Isı akış hızı maddenin türüne bağlıdır. ∆T sıcaklık farkıyla ve A kesit alanıyla doğru ∆x ile ters orantılıdır.

T1

∆x A

F Isı

T2

(T1 > T2)

Q Dt

= –k .

A . DT

Q

DX

Dt

Isı iletim hızı, K: ısı iletim katsayısı A: kesit alanı

DT : T1 – T2 = Sıcaklık farkı

Dx: Maddenin boyu

Katılarda Genleşme Katı maddeleri oluşturan tanecikler arasındaki çekim kuvvetleri çok büyüktür. Maddeye ısı aktarımı yapılırsa sıcaklığı artar. Tanecikler arasındaki boşluk büyür. Yani maddenin boyutları büyür. Soğutulduğunda ise boyutları küçülür. Boyuttaki bu büyümeye genleşme, boyuttaki küçülmeye ise büzülme denir.


73

Isı ve Sıcaklık

5. BÖLÜM 1. Boyca Uzama: Katılar yakılmadan ısıtılırsa boyu uzar. DL = Lson – Lilk = L–Lo DL = Lo . λ . DT

Boydaki değişim

Sıcaklık

İlk boy

Boyca değişimi genleşme katsayısı

L0 ∆L

K K

L

Metal çifti λK > λL

K

L

Isıtılınca

L

Soğutulunca

2. Yüzeyce Genleşme: Isıtılan bir levhanın alanının artmasıdır. DS = So. 2λ . DT ↓ Yüzeyce genleşme katsayısı

s0 ∆s

İlk yüzey alanı

●

Isıtılınca, x artar

y

d

artar

artar

a

değişmez

x

y α d

Soğutulunca,

74

x

y

d

a

azalır

azalır

azalır

değişmez


Isı ve Sıcaklık

5. BÖLÜM ●

Isıtılınca, r1

r2

x

artar

artar

artar

r1 r2 x

●

Soğutulunca, r1

r2

azalır

azalır

x azalır

Isıtılınca, r

x

artar

artar

a değişmez

x

r

α

Soğutulunca, r

a

x

azalır

azalır

değişmez

3. Hacimce Genleşme r1 v0

r2

vson

Isıtılan tüm cisimler üç boyutta büyüyerek hacimce genleşir. DV = Vson – Vilk = Vo . 3λ . DT ↓

Dr = r2 – r1 = r1 . λ . DT

Hacimce genleşme katsayısı

İlk hacim

Sıvılarda Genleşme vson v0

T1

T2 > T1

T2

Isıtılan sıvılar genleşir ve hacimleri artar. Vson – Vo = DV DV = Vo . a . DT

Sıvının genleşme katsayısı

(Kabın genleşmesi önemsiz)


75

Isı ve Sıcaklık

5. BÖLÜM Suyun Genleşmesi:

Hacim

Suyun özel bir durumu vardır. Oo’den +4o’ye kadar ısıtılırsa hacmi azalır, özkütesi artar, +4oC’den sonra ısıtıldıkça diğer maddeler gibi davranır ve hacmi ar0

tar yoğunluğu azalır.

+4 °C

Sıcaklık

Özkütle

0 oC

Hacim azalır Özkütle artar

+4o

Hacim artar

+20o

Özkütle azalır

+1

0

K

L

M

K

Şekil I

L

+4 °C

Sıcaklık

M

Şekil II

Aynı sıcaklıkta olan K, L ve M metal çubuklarının boyları şekil I deki gibidir. Çubukların sıcaklıkları eşit miktarda azaltıldığında son boyları şekil II deki gibi oluyor. Buna göre, çubukların genleşme katsayıları lK, lL ve lM arasındaki ilişki nasıldır?

DL = L – Lo DL = Lo . λ . DT

⇒

λK =

DL = λK = 1/2 L. DT

λL = 0 λM = 1/3 λL < λM < λK

Oda sıcaklığında boyları eşit olan K, L ve M metal çubuklarının genleşme katsayıları l, 2l ve 3l dır. Çubukların sıcaklıkları sırasıyla 3∆T, 2∆T ve ∆T kadar arttırılırsa son boyları LK, LL ve LM arasındaki ilişki nasıl olur? K için: DLK = L.λ.3DT –> DLK = 3LλDT L için: DLL = L2λ.2DT –> DLL = 4LλDT M için: DLM = L.3λ.DT –> DLM = 3LλDT LL > LK = LM olur.

76


Isı ve Sıcaklık

5. BÖLÜM

T sıcaklığındaki homojen tel şekildeki gibi bükülmüştür.

z y

Tel 2T sıcaklığına kadar ısıtılırsa x, y ve z uzunlukları nasıl değişir? x

y

x

artar

z

artar

artar

K K

L

M

M Şekil I

L

Şekil II

Birbirine perçinli K, L ve M metal çubuklarının T1 sıcaklığındaki durumları şekil I deki gibidir. Çubukların sıcaklıkları T2 sıcaklığına kadar arttırıldığında ise şekil II deki gibi oluyor. Buna göre, çubukların boyca uzama katsayıları lK, lL ve lM arasındaki ilişki nasıldır? K K

M

M

λK > λM

λK > λM > λL olur.

λM > λL

KM ve LM çubuğu olarak bakıldığında K M’den M’de L’den daha fazla uzamıştır.


77

Isı ve Sıcaklık

5. BÖLÜM

K L

Aynı sıcaklıkta bulunan birer ucu duvara sabitlenmiş K, L ve M çubukları arasında genleşmesi önemsiz özdeş küreler vardır. Çubukların sıcaklıkları eşit miktarda arttırıldığında kü-

M

meler oklar yönünde döndüğüne göre, çubukların boyca genleşme katsayıları lK, lL ve lM arasındaki ilişki nasıldır?

Kürelerin ok yönünde dönmesi için K, L’den daha çok genleşmeli. L’de M’den daha çok genleşmeli. λK > λL > λM olur.

Türdeş bir metalden r yarıçaplı parça kesilip atılmıştır. Levhanın sıcaklığı arttırılırsa x ve r uzunlukları nasıl de-

x

r

ğişir?

x

r

artar

artar

Aynı metalden yapılmış yarıçapları r, 2r olan metal kürelere eşit miktarda ısı veriliyor. Buna göre, kürelerin hacimce genleşme miktarları oranı TVK kaçtır? TVL

L K 2r

r

8DT DVK = V.λ.8DT DVL = 8V.λ.DT DVK DVL

78

= 1 olur.


VL = V K=

DT 4 3 4 3

p8r3 = 8V

pr 3 = V

Isı ve Sıcaklık

5. BÖLÜM K

L

M

s

2s

s

X

Y

Z

s

2s

2s

Kesit alanları şekildeki gibi olan K, L ve M kaplarında aynı sıcaklık ve aynı yükseklikte x, y, z sıvıları vardır. Sıvıların sıcaklıkları eşit miktarda arttırıldığında son sıvı yükseklikleri yine eşit olduğuna göre sıvıların genleşme katsayıları ax, ay, az arasındaki ilişki nasıldır? (Kaplardan sıvı taşmıyor)

VX(ilk) = V

VY(ilk) = 2V

VZ(ilk) = 2V

Son yükseklik eşit olduğuna göre; DVX = Vı ise DVY = 2Vı ve DVZ = Vı olur. Vı = V. ax. DT

ax = 1

2Vı = 2V.ay . DT

ay = 1

Vı = 2V . az . DT

az =

1 2

ax = ay > az olur.

Aynı ortamda bulunan K küresi M halkasından geçerken L küresi M halkasından geçemiyor. Ortamın sıcaklığı arttırıldıK

L

M

ğında K küresi M halkasından geçemezken L küresi geçebiliyor.

Buna göre, K, L küreleri ve M halkasının genleşme katsayıları arasındaki ilişki nasıldır?

M’nin genleşmesi L’den büyük L’den küçüktür. K > M > L olur.


79

1. BÖLÜM

80


Fiziğin Doğası

9. Sınıf Fizik Akıllı Defter

Recommend Documents