🎓 9. Sınıf
📚 9. Sınıf Fizik
💡 9. Sınıf Fizik: Kaldırma kuvveti Çözümlü Sorular
9. Sınıf Fizik: Kaldırma kuvveti Çözümlü Sorular
Soru 1:
Hacmi \( 100 \, \text{cm}^3 \) olan bir cisim, içinde \( 300 \, \text{cm}^3 \) su bulunan dereceli bir silindir içine bırakıldığında şekildeki gibi \( 50 \, \text{cm}^3 \) hacminde su taşırmaktadır. Cismin batan hacmi kaç \( \text{cm}^3 \) olur? (Su yoğunluğu \( 1 \, \text{g/cm}^3 \) ) 💡
Çözüm:
- Kaldırma kuvveti, cismin batan hacmiyle doğru orantılıdır.
- Taşan suyun hacmi, cismin batan hacmini gösterir.
- Bu durumda cismin batan hacmi, taşan suyun hacmine eşittir.
- Dolayısıyla, cismin batan hacmi \( 50 \, \text{cm}^3 \) olur. ✅
Soru 2:
Birbirine karışmayan \( d_1 = 2 \, \text{g/cm}^3 \) yoğunluklu K sıvısı ve \( d_2 = 0.8 \, \text{g/cm}^3 \) yoğunluklu L sıvısı içinde şekildeki gibi dengede duran bir cismin, K sıvısı içindeki batan hacmi \( V_b \) ve L sıvısı içindeki batan hacmi \( 2V_b \) olarak verilmiştir. Cismin toplam hacmi \( 3V_b \) olduğuna göre, cismin yoğunluğu kaç \( \text{g/cm}^3 \) olur? 👉
Çözüm:
- Cisim her iki sıvıda da dengede olduğuna göre, üzerine etki eden kaldırma kuvveti, cismin ağırlığına eşittir.
- K sıvısı içindeki kaldırma kuvveti: \( F_{k1} = d_K \cdot V_{b1} \cdot g = 2 \cdot V_b \cdot g \)
- L sıvısı içindeki kaldırma kuvveti: \( F_{k2} = d_L \cdot V_{b2} \cdot g = 0.8 \cdot 2V_b \cdot g = 1.6 \cdot V_b \cdot g \)
- Cismin ağırlığı: \( G = F_{k1} + F_{k2} = (2 + 1.6) \cdot V_b \cdot g = 3.6 \cdot V_b \cdot g \)
- Cismin toplam hacmi \( V_{cisim} = V_{b1} + V_{yV} = V_b + V_yV \). Cismin L sıvısında batan hacmi \( 2V_b \) ve L sıvısının yoğunluğu \( 0.8 \, \text{g/cm}^3 \) olduğuna göre, cismin toplam hacmi \( 3V_b \) ise, L sıvısında batan hacmi \( 2V_b \) ise, cismin L sıvısında yüzmeyen hacmi \( V_yV = V_{cisim} - V_{b2} = 3V_b - 2V_b = V_b \) olmalıdır.
- Cismin yoğunluğu: \( d_{cisim} = \frac{G}{V_{cisim} \cdot g} = \frac{3.6 \cdot V_b \cdot g}{3V_b \cdot g} = \frac{3.6}{3} = 1.2 \, \text{g/cm}^3 \) ✅
Soru 3:
Bir gemi, limandan ayrılıp açık denize doğru ilerlerken batma derinliği azalmaktadır. Bu durumun temel fiziksel nedeni nedir? Açıklayınız. 🚢
Çözüm:
- Geminin ağırlığı, denizde yüzerken etki eden kaldırma kuvvetine eşittir.
- Kaldırma kuvveti, geminin batan hacminin yerini değiştirdiği sıvının ağırlığına eşittir.
- Deniz suyunun yoğunluğu, tatlı suyun yoğunluğundan daha fazladır.
- Aynı ağırlıktaki bir gemi için, daha yoğun bir sıvıya girdiğinde, aynı kaldırma kuvvetini oluşturmak için daha az hacimde sıvı yerini değiştirmesi yeterli olur.
- Bu nedenle, gemi açık denize doğru ilerledikçe batma derinliği azalır. 💡
Soru 4:
Yüzme bilmeyen bir kişinin, denizde yüzme bilmeyen birine göre daha kolay yüzebilmesinin sebebi nedir? 🌊
Çözüm:
- Deniz suyunun yoğunluğu, insan vücudunun yoğunluğundan daha fazladır.
- Bu durum, deniz suyu içinde bir cisme etki eden kaldırma kuvvetinin, insan vücudunun ağırlığından daha büyük olmasına neden olur.
- Dolayısıyla, insan vücudu deniz suyunda daha kolay bir şekilde yüzer.
- Tatlı suyun yoğunluğu deniz suyuna göre daha az olduğu için, havuz gibi tatlı su ortamlarında yüzmek daha zordur. ✅
Soru 5:
Bir cisim, \( \rho_{sıvı} = 1.5 \, \text{g/cm}^3 \) yoğunluklu bir sıvı içinde tamamen batacak şekilde bırakılıyor. Cismin hacmi \( 200 \, \text{cm}^3 \) olduğuna göre, cisme etki eden kaldırma kuvveti kaç N olur? ( \( g = 10 \, \text{m/s}^2 \) ) 💧
Çözüm:
- Kaldırma kuvveti formülü: \( F_k = d_{sıvı} \cdot V_{batan} \cdot g \)
- Cisim tamamen battığı için batan hacim, cismin hacmine eşittir: \( V_{batan} = V_{cisim} = 200 \, \text{cm}^3 \)
- Yoğunluğu \( \text{g/cm}^3 \) cinsinden verilen sıvının yoğunluğunu SI birim sistemine çevirelim: \( d_{sıvı} = 1.5 \, \text{g/cm}^3 = 1.5 \times 1000 \, \text{kg/m}^3 = 1500 \, \text{kg/m}^3 \)
- Batan hacmi de SI birim sistemine çevirelim: \( V_{batan} = 200 \, \text{cm}^3 = 200 \times 10^{-6} \, \text{m}^3 = 0.0002 \, \text{m}^3 \)
- Kaldırma kuvvetini hesaplayalım: \( F_k = 1500 \, \text{kg/m}^3 \cdot 0.0002 \, \text{m}^3 \cdot 10 \, \text{m/s}^2 = 3 \, \text{N} \) ✅
Soru 6:
Bir cismin ağırlığı \( P \) ve hacmi \( V \) dir. Cismin yoğunluğu \( d_c \) ve bulunduğu sıvının yoğunluğu \( d_s \) dir. Cismin sıvı içindeki batan hacmi \( V_b \) olduğuna göre, \( V_b \) aşağıdakilerden hangisine eşittir? 🧮
Çözüm:
- Cisim sıvı içinde dengede olduğuna göre, kaldırma kuvveti cismin ağırlığına eşittir: \( F_k = P \)
- Kaldırma kuvveti formülü: \( F_k = d_s \cdot V_b \cdot g \)
- Cismin ağırlığı: \( P = d_c \cdot V \cdot g \)
- Bu iki ifadeyi eşitleyerek \( V_b \) 'yi bulalım: \( d_s \cdot V_b \cdot g = d_c \cdot V \cdot g \)
- \( g \) 'ler sadeleşir: \( d_s \cdot V_b = d_c \cdot V \)
- Batan hacim \( V_b \): \( V_b = \frac{d_c \cdot V}{d_s} \) ✅
Soru 7:
Bir geminin yapımında kullanılan demirin yoğunluğu suyun yoğunluğundan çok daha fazladır. Buna rağmen gemiler su üzerinde yüzebilmektedir. Bunun temel sebebi nedir? ⚓
Çözüm:
- Geminin kendisi, içindeki boşluklar ve taşıdığı yük ile birlikte düşünüldüğünde, ortalam yoğunluğu suyun yoğunluğundan daha azdır.
- Geminin toplam ağırlığı, yerini değiştirdiği suyun ağırlığına (yani kaldırma kuvvetine) eşittir.
- Geminin geniş ve boş iç yapısı, büyük bir hacim kaplamasını sağlar. Bu büyük hacim, geminin batan kısmının yerini değiştirdiği su miktarını artırır.
- Dolayısıyla, gemiye etki eden kaldırma kuvveti, geminin ağırlığını dengeleyerek yüzmesini sağlar. 💡
Soru 8:
Bir buz parçası, tatlı su içinde \( \frac{9}{10} \) 'u batmış şekilde dengede durmaktadır. Eğer aynı buz parçası tuzlu su içine bırakılırsa, batma oranı nasıl değişir? Nedenini açıklayınız. 🧊
Çözüm:
- Buzun ağırlığı her iki durumda da aynıdır.
- Tatlı su içindeki denge durumunda: \( G_{buz} = F_{k,tatlısu} = d_{tatlısu} \cdot V_{batan,tatlısu} \cdot g \)
- Tuzlu suyun yoğunluğu, tatlı suyun yoğunluğundan daha fazladır: \( d_{tuzlusıvı} > d_{tatlısu} \)
- Tuzlu su içindeki denge durumunda: \( G_{buz} = F_{k,tuzlusıvı} = d_{tuzlusıvı} \cdot V_{batan,tuzlusıvı} \cdot g \)
- Her iki kaldırma kuvveti de buzun ağırlığına eşit olduğundan: \( d_{tatlısu} \cdot V_{batan,tatlısu} \cdot g = d_{tuzlusıvı} \cdot V_{batan,tuzlusıvı} \cdot g \)
- \( V_{batan,tatlısu} = \frac{9}{10} V_{buz} \) olarak verilmişti.
- \( d_{tatlısu} \cdot \frac{9}{10} V_{buz} = d_{tuzlusıvı} \cdot V_{batan,tuzlusıvı} \)
- \( V_{batan,tuzlusıvı} = \frac{d_{tatlısu}}{d_{tuzlusıvı}} \cdot \frac{9}{10} V_{buz} \)
- \( d_{tuzlusıvı} > d_{tatlısu} \) olduğu için \( \frac{d_{tatlısu}}{d_{tuzlusıvı}} < 1 \) olur.
- Bu nedenle, \( V_{batan,tuzlusıvı} < \frac{9}{10} V_{buz} \) olur.
- Yani, buzun tuzlu su içindeki batma oranı azalır. ✅
Daha Fazla Soru ve İçerik İçin QR Kodu Okutun
https://www.cepokul.com/sinav/9-sinif-fizik-kaldirma-kuvveti/sorular