ÖĞRENME ALANI : FİZİKSEL OLAYLAR ÜNİTE 2 : KUVVET VE HAREKET

Transkript

1 ÖĞRENME ALANI : FİZİKSEL OLAYLAR ÜNİTE 2 : KUVVET VE HAREKET A BASINÇ VE BASINÇ BİRİMLERİ (5 SAAT) Madde ve Özellikleri 2 Kütle 3 Eylemsizlik 4 Tanecikli Yapı 5 Hacim 6 Öz Kütle (Yoğunluk) 7 Ağırlık 8 Basınç ve Basınç Kuvveti 9 Basınç Birimleri

2 ÜNİTE 2 : KUVVET VE HAREKET A BASINÇ ve BASINÇ BİRİMLERİ : Madde ve Özellikleri : Boşlukta yer kaplayan, hacmi, kütlesi ve eylemsizliği olan her şeye madde denir. Madde, doğada fiziksel özelliklerine göre katı, sıvı ve gaz olarak 3 halde bulunur. a) Maddelerin Ortak Özellikleri: Bütün maddeler için ortak olan, madde miktarına bağlı olan fakat maddeleri ayırt etmek için kullanılamayan özellilerdir. Kütle. Hacim. Eylemsizlik. Tanecikli yapı. b) Maddelerin Ayırt Edici Özellikleri: Maddeleri birbirlerinden ayırt etmek ve maddeleri tanımak için kullanılan özelliklerdir. Ayırt edici özelliklerin hepsi katı, sıvı ve gazları ayırt etmek için kullanılamayabilir. Ayırt edici özellikler madde miktarına bağlı değildir. Ayırt Edici Özellikler Katı Sıvı Gaz Öz Kütle Öz Hacim Öz Isı Öz Ağırlık Çözünürlük Tutuşma Sıcaklığı Renk Koku Erime Sıcaklığı + 0 Esneklik + Sertlik + 2 Kaynama Sıcaklığı + 3 Donma Sıcaklığı + 4 Buhar Basıncı + 5 Yoğunlaşma Sıcaklığı + 6 İletkenlik Genleşme Tat Kütle : Maddenin değişmeyen miktarına kütle denir. Kütle m sembolü ile gösterilir. Birimi gr ya da kg dır. Eşit kollu terazi ile ölçülür. Sembol Birim (CGS) Birim (SI) Kütle m gr kg kg = 000 gr gr = 000 kg 2

3 3 Eylemsizlik : Bir cismin hareketine devam etme isteğine eylemsizlik denir. Bir cisim başlangıçta duruyorsa durmaya, hareket halinde ise hareketine devam etmek ister. 4 Tanecikli Yapı: Bütün maddeler molekül denilen taneciklerden oluşmuştur. 5 Hacim : Bir maddenin boşlukta kapladığı yere hacim denir. Hacim V sembolü ile gösterilir. Sembol Birim (CGS) Birim (SI) Hacim V cm 3 m 3 Katı Hacim Ölçüleri mm 3 cm 3 dm 3 m 3 m 3 = 000 dm 3 dm 3 = 000 cm 3 cm 3 = 000 mm 3 dm 3 = 000 m 3 cm 3 = 000 dm 3 mm 3 = 000 cm 3 Sıvı Hacim Ölçüleri mlt clt dlt lt lt = 0 dlt dlt = 0 clt clt = 0 mlt dlt = lt 0 clt = dlt 0 mlt = 0 clt Katı ve sıvı hacim ölçülerinin dönüşümü ; lt = 000 mlt lt = dm 3 mlt = cm 3 a) Sıvıların Hacimlerinin Ölçülmesi : Sıvı haldeki maddelerin hacimleri dereceli silindir ile ölçülür. Sıvı dereceli silindire döküldüğünde dereceli silindirde hangi bölmeye geliyorsa sıvını hacmi o kadardır. b) Şekli Düzgün Olan Katıların Hacimlerinin Ölçülmesi : Küp, küre, silindir, dikdörtgenler prizması şeklindeki şekli düzgün katı cisimlerin hacimleri formüllerle hesaplanır. Küp a a a Dikdörtgenler Prizması c b a Silindir r h Küre r V = a. a. a V = a 3 V = a. b. c V = π. r 2. h V = 4 3. π. r 3 3

4 c) Şekli Düzgün Olmayan Katı Cisimlerin Hacimlerinin Ölçülmesi : Şekli düzgün olmayan katı cisimlerin hacimleri dereceli silindir yöntemi veya taşırma yöntemi ile ölçülür. ) Dereceli Silindir Yöntemi : Katı cisim dereceli silindire atıldığında yer değiştiren sıvının hacmi (miktarı) katı cismin hacmine eşit olur. (Batan cisimler, hacimleri kadar sıvının yerini değiştirirler). Cisim 40 cm 3 30 cm 3 20 cm 3 0 cm 3 40 cm 3 30 cm 3 20 cm 3 0 cm 3 V Cisim = V Yer Değiştiren Sıvı V Cisim = = 0 cm 3 2 ) Taşırma Yöntemi : Ağzına kadar sıvı ile dolu bir kaba katı cisim bırakıldığında, katı cismin taşırdığı sıvının hacmi dereceli silindir yardımıyla ölçülür. Taşan sıvının hacmi, katı cismin hacmine eşit olur. (Batan cisimler, hacimleri kadar sıvının yerini değiştirirler, taşırırlar). 40 cm 3 Cisim 30 cm 3 20 cm 3 Taşan Sıvı 0 cm 3 V Cisim = V Taşan Sıvı d) Gazların Hacimlerinin Ölçülmesi : Gazlar konuldukları kabı tamamen doldurarak o kabın hacmine ve şekline sahip olurlar. Bu nedenle gazların hacmi, konulduğu kabın hacmine eşittir. 6 Öz Kütle (Yoğunluk) : Bir maddenin birim hacim başına düşen kütle miktarına öz kütle (yoğunluk) denir. (Bir maddenin birim hacminin yani cm 3 ünün veya m 3 ünün kütlesine öz kütle denir). Öz kütle d ile gösterilir ve skaler büyüklüktür. Her maddenin öz kütlesi farklıdır. Bu nedenle öz kütle maddeler için ayırt edici özelliktir Sembol Birim (CGS) Birim (SI) Kütle m gr kg Hacim V cm 3 m 3 Öz Kütle d gr/cm 3 kg/m 3 Kütle Öz Kütle = Hacim m d = V m = V. d m V. d gr/cm 3 = 000 kg/m 3 kg/m 3 = 000 gr/cm 3 4

5 a) Kütle Hacim Grafiği (İlişkisi) : Bir maddenin hacmi artarsa kütlesi de artar. Fakat (cinsi değişmediği için) öz kütlesi değişmez. (Kütle ve hacim artışı doğru orantılı olduğu için oranları dolayısıyla öz kütle değişmez). Kütle hacim ilişkisini gösteren grafik yardımıyla maddenin öz kütlesi bulunabilir. Kütle Kütle 60 m α Hacim α 0 V Hacim Grafikten seçilen herhangi bir noktanın kütle ve hacim eksenlerini kestiği noktalar bulunur. Bu noktalardaki kütle ve hacim değerleri kullanılarak formül yardımıyla öz kütle hesaplanır. Eğim = tan α = Öz Kütle = Kütle Hacim b) Öz Kütle Kütle ve Öz Kütle Hacim Grafiği (İlişkisi) : Bir maddenin hacmi veya kütlesi artsa bile (cinsi değişmediği için) öz kütlesi değişmez. Öz Kütle Öz Kütle 2 d Hacim 0 V Hacim Öz Kütle Öz Kütle 2 d Kütle 0 m Kütle NOT : Öz kütle, basınç ve sıcaklığa bağlı olarak değişir. Maddenin kütlesine, hacmine yani miktarına bağlı değildir. Basınç artarsa hacim azalır, kütle değişmeyeceği için öz kütle artar. Basınç azalırsa hacim artar, kütle değişmeyeceği için öz kütle azalır. Sıcaklık artarsa hacim artar, kütle değişmeyeceği için öz kütle azalır. Sıcaklık azalırsa hacim azalır, kütle değişmeyeceği için öz kütle artar. 5

6 c) Karışımların Öz Kütlesi : Birbirine tamamen karışabilen yani birbiri içerisinde çözünebilen öz kütleleri farklı olan iki ya da daha fazla maddenin oluşturduğu (homojen) karışımın öz kütlesi bulunurken karışımı oluşturan maddelerin toplam kütleleri, toplam hacimlerine bölünür. d K Karışımın Öz Kütlesi m T Karışımın Toplam Kütlesi V T Karışımın Toplam Hacmi m. Maddenin Kütlesi V. Maddenin Hacmi d. Maddenin Öz Kütlesi m 2 2. Maddenin Kütlesi V 2 2. Maddenin Hacmi d 2 2. Maddenin Öz Kütlesi d 2 d 2 Toplam Kütle Karışımın Öz Kütlesi = Toplam Hacim m V m V m m + m V.d + V.d d K = = = V V + V V + V T T 2 2 d K m T = m K = m + m 2 V T = V K = V + V 2 d) Karışımların Öz Kütlesinin Bulunması İle İlgili Özel Durumlar : ) Eşit Hacimli Karışımlar : Karışımı oluşturan maddelerin (sıvıların) hacimleri eşitse, karışımın öz kütlesi, karışımı oluşturan maddelerin (sıvıların) öz kütlelerinin aritmetik ortalamasına eşittir. (İki veya daha fazla madde sıvı için geçerlidir). A Maddesi d m 2 B Maddesi d 2 d + d d K = 2 2 m V = V V 2 = V 2 ) Eşit Kütleli Karışımlar : Karışımı oluşturan maddelerin (sıvıların) kütleleri eşitse, karışımın öz kütlesi, karışımı oluşturan maddelerin (sıvıların) öz kütlelerinin geometrik ortalamasına eşittir. (Sadece iki madde sıvı için geçerlidir). A Maddesi d B Maddesi d 2 d K 2.d.d = d + d 2 2 V m = m V 2 m 2 = m 6

7 NOT : İki maddenin (sıvının) oluşturduğu karışımın öz kütlesi karışımı oluşturan maddelerin (sıvıların) öz kütleleri arasında bir değerdedir. Yani karışımın öz kütlesi, küçük öz kütleden daha küçük, büyük öz kütleden daha büyük veya eşit olamaz. d d 2 d K. Maddenin (Sıvının) Öz Kütlesi 2. Maddenin (Sıvının) Öz Kütlesi Karışımın Öz Kütlesi d > d 2 ise; d > d K > d 2 veya d 2 > d ise; d 2 > d K > d olur. 3 Kuru kum, kum tanecikleri ile kum tanecikleri arasındaki hava boşluğundan oluşur. Kuru Kumun Hacmi = Kum Taneciklerinin Hacmi + Havanın Hacmi 4 Kumun üzerine su dökülünce toplam hacim, suyun ve kum taneciklerinin hacimlerinin toplamına eşit olur. Kuru kumdaki kum taneciklerinin arasındaki hava boşluklarına su yerleşir ve beklenen hacimden daha az hacim elde edilir. Beklenen hacim ile elde edilen hacim arasındaki fark, kum tanecikleri arasındaki havanın hacmidir. Toplam Hacim = Suyun Hacmi + Kum Tanecikleri Havanın Hacmi = Beklenen Hacim Elde Edilen Hacim ÖRNEKLER : Aşağıdaki birim dönüşümlerini yapın. a) 5 kg =? gr b) 250 gr =? kg c) 0,05 m 3 =? dm 3 d) 0,0025 dm 3 =? mm 3 e) 0,0088 m 3 =? cm 3 f) 2,7cm 3 =? mm 3 g),25 lt =? dlt h) 0,025 lt =? mlt ı),5 lt =? dm 3 i) 400 cm 3 =? lt j) 5,4 gr/cm 3 =? kg/m 3 k) 4800 kg/m 3 =? gr/cm 3 2 Bir kenarının uzunluğu 2 cm olan küp şeklindeki cismin hacmi kaç cm 3 tür? 3 Kenar uzunlukları a = 2 cm, b = 3 cm ve c = 0 cm olan dikdörtgenler prizması şeklindeki cismin hacmi kaç cm 3 tür? 4 Taban yarıçapı 5 cm, yüksekliği 20 cm olan silindir şeklindeki cismin hacmi kaç cm 3 tür? (π=3) 5 Hacmi 500 cm 3 olan kürenin yarıçapı kaç cm dir? (π=3) 7

8 6 Kütlesi 50 gram, hacmi 25 cm 3 olan maddenin öz kütlesi kaç gr/cm 3 tür? 7 Öz kütlesi 0,9 gr/cm 3, hacmi 00 cm 3 olan maddenin kütlesi kaç gramdır? 8 Öz kütlesi 2,5 gr/cm 3, kütlesi 00 gram olan maddenin hacmi kaç cm 3 tür? 9 Hacmi 0,0 m 3, kütlesi 000 gr olan cismin öz kütlesi kaç gr/cm 3 tür? 0 Hacmi 50 cm 3, öz kütlesi 2000 kg/m 3 olan cismin kütlesi kaç kg dır? Kütlesi 200 gr, hacmi 00 cm 3 olan A sıvısı ile kütlesi 00 gr, hacmi 00 cm 3 olan B sıvısı karıştırılıyor. Karışımın öz kütlesi kaç gr/cm 3 olur? 2 Kütlesi 200 gr, öz kütlesi 2 gr/cm 3 olan A sıvısı ile hacmi 300 cm 3, öz kütlesi,5 gr/cm 3 olan B sıvısı karıştırılıyor. Karışımın öz kütlesi kaç gr/cm 3 olur? 3 Kütle hacim grafiği şekildeki gibi olan sıvının öz kütlesi kaç gr/cm 3 tür? Kütle (gr) Hacim (cm 3 ) 4 Kütle hacim grafiği şekildeki gibi olan A ve B sıvıları için; a) Eşit hacimli karışımlarının öz kütlesi kaç gr/cm 3 olur? b) Eşit kütleli karışımlarının öz kütlesi kaç gr/cm 3 olur? c) A sıvısından 300 gr, B sıvısından 500 cm 3 alınarak hazırlanan karışımın öz kütlesi kaç gr/cm 3 olur? Kütle (gr) A Sıvısı B Sıvısı Hacim (cm 3 ) 5 20 cm 3 hacmindeki kuru kumun üzerine 50 cm 3 hacminde su ilave edildiğinde toplam hacim 60 cm 3 oluyor. Kuru kumun tanecikleri arasındaki havanın hacmi kaç cm 3 tür? Kuru Kum 20cm 3 Su 50cm 3 Kum+Su 60cm gr kütleli bardağa tamamen öz kütlesi gr/cm 3 su doldurulunca su ve bardağın toplam kütlesi 400 gr oluyor. Bardağa öz kütlesi,5 gr/cm 3 olan başka bir sıvı doldurulunca sıvı ve bardağın toplam kütlesi kaç gr olur? 8

9 . Durum 2. Durum Su Sıvı d su = gr/cm 3 d sıvı =,5 gr/cm 3 m bardak = 200 gr m bardak = 200 gr m T = 400 gr m T =? gr 0 Basınç ve Basınç Kuvveti : Yeryüzünde bulunan bütün cisimlerin ağırlıkları vardır ve cisimler bu ağırlıkları nedeniyle bulundukları yüzey üzerine kuvvet uygularlar. Cisimlerin ağırlıkları nedeniyle bulundukları yüzey üzerine uyguladıkları kuvvet basınç doğurur. Bu nedenle basınç ve kuvvet farklı kavramlardır. Bir cismin ağırlığı nedeniyle birim yüzeye dik olarak uyguladığı kuvvete basınç denir. Basınç P ile gösterilir ve vektörel büyüklüktür. Bir cismin ağırlığı nedeniyle dokunduğu yüzeyin tamamına uyguladığı dik kuvvete basınç kuvveti denir. Basınç kuvveti, bir yüzeye uygulanan basınçların toplamına yani toplam basınca eşittir. Basınç kuvveti F ile gösterilir ve vektörel büyüklüktür. Basınç, kuvvetin bütün özelliklerini taşır ve kuvvetin yaptığı bütün etkileri yapabilir. Fakat basınç ve kuvvet birimleri ile basınç ve kuvvetin uygulama alanları farklıdır. Basınç, kuvvet sayesinde oluşur. F Kuvvet Basınç = Yüzey P P P P P P P P P F P = S F = P. S a) Basınç Kuvveti Yüzey Grafiği : Basınç kuvveti ve yüzey doğru orantılıdır ve çizilen grafiğin eğimi basıncı verir. F (N) 3F 2F F α 0 S 2S 3S S (m 2 ) F Eğim = tan α = Basınç = P = S b) Basınç Yüzey Grafiği : Basınç ve yüzey ters orantılıdır ve çizilen grafiğin altında kalan alan basınç kuvvetini verir. P (N) 3P 2P P 0 S 2S 3S S (m 2 ) Alan = Basınç Kuvveti = F = P. S 9

10 Basınç Birimleri ve Dönüşümleri : a) Basınç Birimleri : Sembol Birim (CGS) Birim (SI) Basınç Kuvveti F dyn N Yüzey (Alan) S (A) cm 2 m 2 Basınç P dyn/cm 2 (Bari) N/m 2 (Pascal) Pascal (Pa) = N/m 2 2 Bari = dyn/cm 2 3 Kilo Pascal (kpa) 4 Atmosfer (atm) 5 Santimetre Civa (cm Hg) 6 Milimetre Civa (mm Hg) Pascal : m 2 lik yüzeye etki eden N luk kuvvetin oluşturduğu basınçtır. Bari : cm 2 lik yüzeye etki eden dyn lik kuvvetin oluşturduğu basınçtır. Atmosfer : m 2 lik yüzey etki eden N luk (0 5 N luk) kuvvetin oluşturduğu basınçtır. (Atmosferdeki hava moleküllerinin ağırlığı nedeniyle yeryüzündeki ve havadaki bütün cisimlere uyguladığı basınca atmosfer basıncı denir.) b) Basınç Birimlerin Dönüşümü : Pa = 0 bari bari = 0, Pa 2 kpa = 000 Pa Pa = 0,00 kpa = 0 3 Pa 3 cm Hg = 0 mm Hg mm Hg = 0, cm Hg 4 atm = 76 cm Hg = 760 mm Hg 5 atm = 0300 Pa Pa 0 5 Pa 0