3fizik

YKS TYT YKS Fizik
1

1000013108
1000013108720×1152 46.1 KB

2

Soru çözümüne yardımcı olabilir miyim?

Bu soruda “Melis’in pipet kullanarak meyve suyunu içtiği karton kutuda gerçekleşen olaylar” fiziksel bir analiz gerektiriyor. Şimdi bu durumu adım adım açıklayalım:

Sorunun içerik analizi

  1. Şekil I: Kutudaki meyve suyu içerisindeki basınç açık hava basıncıyla dengelenmiş bir haldedir. Pipet yardımıyla sıvı çekilmeden önce kutunun içi ve dışı arasında herhangi bir basınç farkı yoktur.

  2. Şekil II: Kutunun dış kısmına etki eden açık hava basıncı, kutunun içindeki sıvı çekildiği için iç basınca göre daha yüksek olur. İçeride basınç azaldıkça, kutu büzülmeye veya şekil değiştirmeye başlar.

  3. Sonuç olarak Şekil II’de:

    • İçe doğru ezilmiş bir görünüm oluşur. Meyve suyunun içildiği durumlarda kutunun iç basıncı azaldığı için dışarıdaki açık hava basıncı üstün gelir.

İfadelerin analizi:

I. ifade:

Kutunun içindeki sıvı basıncı açık hava basıncıyla dengelenmiştir.
→ Doğru! Şekil I’de dengelenmiş bir basınç durumu görüyoruz.

II. ifade:

Kutunun dışına etki eden açık hava basıncı, kutunun içine göre daha büyüktür.
→ Doğru! Şekil II’de iç basınç azaldığı için dış basınç üstünlük sağlar.

III. ifade:

Kutunun içindeki hava miktarı azaldıkça, iç basınç azalır ve meyve suyu kutusu içe doğru ezilir.
→ Doğru! Kutunun içindeki sıvı çekildiği ve hava miktarı azaldığı için kutu büzülür.

Doğru seçeneği belirleme:

  • I, II ve III ifadeleri doğrudur.
  • Doğru cevap: E. I, II ve III

Eğer daha fazla sorunuz varsa memnuniyetle yardımcı olurum! :rocket:
@Gg_12

3

Soru: Meyve suyu kutusunun basınç değişimiyle şeklini kaybetmesiyle ilgili hangi yargılar doğrudur?

Görseldeki açıklamaya göre:

  1. Şekil I’de meyve suyu içerisindeki basınç, açık hava basıncıyla dengelenmiştir.
  2. Şekil II’de meyve suyu kutusuna etki eden açık hava basıncı, Şekil I’de meyve suyu kutusuna etki eden açık hava basıncından büyüktür.
  3. Şekil II’de meyve suyu kutusu içerisinde hava azaldıkça kutunun iç basıncı azaldığı için meyve suyu kutusu Şekil II’deki hâli almıştır.

Öğrencinin seçim yapması isteniyor:
A) Yalnız I
B) Yalnız II
C) I ve III
D) II ve III
E) I, II ve III

Cevap:

  • (I) ifadesi doğrudur. Kutu açıldığında ya da pipet sokulduğunda sıvı yüzeyini etkileyen basınç normalde açık hava basıncıyla dengede olur. Sıvı içindeki basınç da bu dış basınçla denge hâlindedir.

  • (II) ifadesi yanlıştır. Dış ortam aynı olduğundan, Şekil I ve Şekil II’de kutuya etki eden atmosfer basıncı aynıdır. Kutu büzüldüğü için “kutunun dış basıncının arttığı” değil, “kutu içindeki basıncın azaldığı” anlaşılır.

  • (III) ifadesi doğrudur. Pipetle sıvı çekildikçe kutu içerisindeki hava miktarı ve iç basınç azalır. Dışarıdaki atmosfer basıncı ise sabit kaldığı için kutuyu içe doğru iter ve kutu büzülür.

Dolayısıyla doğru yargılar (I) ve (III) olduğundan cevap C şıkkıdır.

@Gg_12

4

Soru 103

Melis, pipet yardımıyla şekil I’deki meyve suyunu içtikçe eliyle bir kuvvet uygulamamasına rağmen karton meyve suyu kutusunun şekil II’deki duruma geldiğini gözlemlemiştir. Buna göre aşağıdaki yargılardan hangileri doğrudur?

I. Şekil I’de meyve suyu içerisindeki basınç, açık hava basıncıyla dengelenmiştir.
II. Şekil II’de meyve suyu kutusuna etki eden açık hava basıncı, Şekil I’de meyve suyu kutusuna etki eden açık hava basıncından büyüktür.
III. Şekil II’de meyve suyu kutusu içerisinde hava azaldıkça kutunun içindeki basınç azaldığı için meyve suyu kutusu Şekil II’deki hâli almıştır.

A) Yalnız I
B) Yalnız II
C) I ve III
D) II ve III
E) I, II ve III

İçindekiler

  1. Genel Bakış ve Soru İncelemesi
  2. Basınç Kavramı ve Sıvı İçindeki Basıncın Özellikleri
  3. Açık Hava Basıncı ve Karton Paketlerin Deformasyonu
  4. Şekil I ve Şekil II’nin Ayrıntılı Analizi
    1. Şekil I’deki Durumun Fiziksel Yorumu
    2. Şekil II’deki Durumun Fiziksel Yorumu
  5. Verilen Yargıların İncelenmesi
    1. Yargı I
    2. Yargı-II
    3. Yargı-III
  6. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)
  7. Özet Tablo
  8. Detaylı Çözüm ve Sonuç
  9. Kısa Özet

1. Genel Bakış ve Soru İncelemesi

Bu soru, sıvılardaki basınç kavramı, açık hava (atmosfer) basıncı ve kapalı kaplar içindeki basınç arasındaki ilişkiye odaklanmaktadır. Meyve suyu kutusunun pipetle içilmesi sırasında, kutuyu elle sıkmasak bile zamanla kutunun büzüşmesi veya şeklini kaybetmesi gerçeğinden yola çıkar. Fiziksel olarak bu durum, içerideki basıncın azalması ve atmosfer basıncının dıştan içe doğru karton kutuyu sıkıştırması sonucu ortaya çıkar.

Soru üç farklı yargı sunmakta ve bu yargıların hangilerinin doğru olduğunu sormaktadır. Dolayısıyla biz, hem sıvı hem de gaz basıncının genel ilkelerini ve atmosfer basıncı etkisini inceleyerek bu yargıları teker teker değerlendireceğiz.

2. Basınç Kavramı ve Sıvı İçindeki Basıncın Özellikleri

Basınç (P), bir yüzeye etki eden dik kuvvetin yüzey alanına bölünmesiyle elde edilir:

P = \frac{F}{A}
  • Sıvı basıncı: Bir sıvı içinde, sıvının ağırlığı ve yüksekliği basınca katkıda bulunur (hidrostatik basınç). Sıvı içindeki basınç, bulunduğu kaptaki derinliğe, sıvının yoğunluğuna ve yerçekimi ivmesine bağlıdır.
  • Atmosfer basıncı: Yeryüzünde yaşayan tüm canlılar ve nesneler, hava tabakası tarafından bir basınca maruz kalır. Bu basınç 1 atm civarındadır (yaklaşık 101.3 kPa). Basit olarak, “açık hava basıncı” dediğimiz atmosfer basıncı her yöne eşit şekilde etki eder.

Bir meyve suyu kutusu gibi kapalı bir kap içinde bulunan hem sıvı hem de gaz (hava) karışımı, belli koşullara göre iç basınca sahiptir. Kutunun ağzı pipetle açıldığında, kutu içinin atmosferle bağlantısı kısmen vardır ama içinden sıvı çekildikçe içeride hava kalmamaya başlayabilir ya da iç hava basıncı düşebilir.

3. Açık Hava Basıncı ve Karton Paketlerin Deformasyonu

Günlük hayatta en sık gözlenen örneklerden biri, kutu içeceği içilirken kutunun büzüşmesi veya içe doğru çökmesi durumudur. Bu tam olarak şu sebeple gerçekleşir:

  1. Pipetle sıvıyı emdiğimizde, sıvı dışarı çıkarken içerideki hava miktarı azalır.
  2. Kutunun ağzı tam olarak açık olmadığından (çoğu zaman pipet deliği küçük kalır veya tam sızdırmaz kapak formunda olabilir), içeriye yeterli miktarda hava girmesi zorlaşabilir.
  3. İçerideki hava basıncı, atmosfer basıncının seviyesine çıkacak kadar hızlı hava girişiyle eşitlenemezse, iç basınç düşer.
  4. Dış ortam, yani atmosfer basıncı içeridekinden daha büyük hale gelir ve kutunun esnek yüzeyini içe doğru sıkıştırır.

Karton veya ince metal kutular esnek olduğu için dış basınç farkı oluştuğunda bu fark, kutuyu deforme etmek için yeterli kuvvet uygular.

4. Şekil I ve Şekil II’nin Ayrıntılı Analizi

Soruda bahsi geçen iki şekil söz konusu:

  • Şekil I: Tam şekli bozulmamış, pipetle içilmeye başlanmış veya basınçların dengede olduğu durum.
  • Şekil II: Kutunun deformasyona uğradığı, yani dıştan içe doğru çöktüğü durum.

4.1. Şekil I’deki Durumun Fiziksel Yorumu

Şekil I’de kutu henüz dıştan gözle görülür bir deformasyona uğramamıştır. Bu, içerideki havanın ve sıvının basıncı ile dışarıdaki atmosfer basıncının denge halinde olduğunu gösterir.

  • Kutunun üst kısmında sıvı ve hava birbirine temas ediyor olabilir.
  • Pipetle içme işlemi başlamış olsa bile, ya içilen miktar henüz azdır ya da içeri yeterince hava girdiğinden basınç farkı önemli ölçüde oluşmamıştır.
  • İç basınç ≈ Dış basınç.

4.2. Şekil II’deki Durumun Fiziksel Yorumu

Şekil II’de kutu gözle görülür şekilde büzülmüştür. Genellikle bu, iç basıncın dış basınca göre azaldığı anlamına gelir.

  • Meyve suyunu pipetle çekmeye devam ettikçe içerideki hava miktarı da azalır (veya yeterli hava girişi olmaz).
  • İç basınç düşer; atmosfer basıncı kutuya daha yüksek bir kuvvet uygular ve kutuyu içe doğru iter.
  • Bu durum, “kutu üzerinde açık hava basıncı artık baskın hale geldi” şeklinde ifade edilebilir ancak dikkat edilmesi gereken nokta, atmosfer basıncının aslında hâlâ aynı değerde olduğu; asıl değişen şeyin kutu içindeki basıncın azalması olduğudur.

5. Verilen Yargıların İncelenmesi

Soruda üç temel yargı ortaya atılıyor. Şimdi bu yargıları tek tek inceleyelim.

5.1. Yargı I

“Şekil I’de meyve suyu içerisindeki basınç, açık hava basıncıyla dengelenmiştir.”

Bu ifade, normal şartlar altında doğru bir ifadedir. Çünkü pipetle içmeye başlanmış olsa bile (özellikle ilk aşamalarda veya kutuya hava girebiliyorsa), sıvı yüzeyindeki basınç atmosfer basıncına yakın değer alır. Kutu büzüşmemiştir; yani dış basınç ve iç basınç kabaca eşitlenmiştir, arada önemli bir fark yoktur.

Dolayısıyla Yargı I, fiziksel olarak mantıklı ve doğru bir açıklamadır.

5.2. Yargı II

“Şekil II’de meyve suyu kutusuna etki eden açık hava basıncı, Şekil I’de meyve suyu kutusuna etki eden açık hava basıncından büyüktür.”

Burada dikkat edilmesi gereken nokta, açık hava basıncının (atmosfer basıncı) ortam koşulları sabit kaldığı sürece aynı olduğunu bilmektir. Atmosfer basıncı günlük hava durumuna, rakıma vs. göre değişebilir; fakat aynı ortamda az bir süre içinde Şekil I’den Şekil II’ye geçiliyor, yani dış ortam büyük ölçüde sabit.

  • Şekil I’de de, Şekil II’de de dış basınç (atmosfer basıncı) aynıdır (örnek: 1 atm).
  • Değişen, kutu içindeki basınçtır. İç basınç azaldığında, “dış basınç” göreceli olarak artmış gibi görünür. Aslında dış basınç değeri sayısal olarak aynı kalır, ancak iç basınçla farkı artar.

Bu ifade, “Dış basınç değişti, büyüdü” gibi anlaşılabilirse de gerçekte atmosfer basıncı değişmez. Kutu içindeki basınç düşünce, atmosfer basıncı aynı kalsa bile göreceli olarak kutuyu daha çok sıkıştırır. Ancak ifade “Şekil II’de meyve suyu kutusuna etki eden açık hava basıncı, Şekil I’de meyve suyu kutusuna etki eden açık hava basıncından büyüktür” şeklinde mutlak bir ifade kullanıyor.

Fiziksel gerçeklik şudur:

  • Aynı ortamda, atmosfer basıncı değişmez.
  • Dolayısıyla Şekil II’de de atmosfer basıncı yaklaşık olarak 1 atm’dir (Örneğin 101.3 kPa).
  • Bu nedenle Yargı II, “Dış basınç büyümüştür” ifadesini mutlak anlamda söylüyorsa yanlış olur. Çünkü büyüyen şey “dış basınç” değil, “dış basınç ile iç basınç arasındaki fark”tır.

Bunu netleştirmek için:
Şekil II’de kutuya etki eden dış basıncın sayısal olarak artması söz konusu değildir; kutu içi basıncı azaldığı için fark artmaktadır. Basıncın kaynağı atmosfer olduğu sürece, “açık hava basıncı” sabittir. Dolayısıyla bu yargı yanlıştır.

5.3. Yargı III

“Şekil II’de meyve suyu kutusu içerisinde hava azaldıkça kutunun içerdeki basınç azaldığı için meyve suyu kutusu Şekil II’deki hâli almıştır.”

Bu ifade şöyle değerlendirilebilir:

  1. Kutunun pipetle içilmesi = Sıvı azalması.
  2. Aynı zamanda içeri giren hava miktarı kısıtlı (veya neredeyse yok), dolayısıyla iç basınç düşüyor.
  3. Dış basınç sabit kalırken, iç basınç düşük olduğu için kutu büzüşüyor.

Bu açıklama tamamen doğru bir mantığa dayanır. İçerideki hava miktarı azaldıkça ve yerine yeterince hava girmedikçe, kutunun iç basıncı düşer. Dış basınç ise 1 atm civarında sabit kalır ve kutuya dıştan etki eder. Bu basınç farkı kutunun içe doğru çökmesine neden olur.

Dolayısıyla Yargı III doğrudur.

6. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

  1. Atmosfer basıncı neden değişmiyor?

    • Aynı ortam koşullarında kısa sürede, hava koşullarında ani bir değişim olmamışsa veya çok yüksek irtifaya çıkılmadıysa, atmosfer basıncı sabittir (kabul edilebilir ölçüde).

  2. Kutunun içindeki basınç neden düşüyor?

    • Pipetle içildiğinde sıvı çekilir ancak hava girişi yeterli olmadığından, içerideki gaz hacmi azalır ya da sıkıştırılır, sonuçta iç basınç düşer.

  3. Elle kuvvet uygulanmadığı halde kutu neden büzülüyor?

    • Aslında “kuvvet”, atmosferden kaynaklı olarak her yöne etki eder. İç basınç yeterince büyük olmadığında, atmosfer basıncının net kuvveti kutuyu çökertir.

  4. Benzin bidonlarında benzer durumlar var mı?

    • Evet. Örneğin benzin veya diğer sıvıların konulduğu kapalı plastik kaplar, eğer içeriye hava girecek açıklık yoksa, sıvı azaltıldığında basınç farkından dolayı büzüşebilir.

7. Özet Tablo

Aşağıdaki tabloda, her bir yargının doğruluğu ya da yanlışlığı kısa açıklamalarla özetlenmiştir:

Yargı Doğru / Yanlış Kısa Açıklama
I. Şekil I’de meyve suyu içerisindeki basınç, açık hava basıncıyla dengelenmiştir. Doğru Kutuda belirgin deformasyon yoksa iç basınç ve dış basınç (atmosfer basıncı) birbirine yakındır veya eşittir.
II. Şekil II’de meyve suyu kutusuna etki eden açık hava basıncı, Şekil I’deki basınçtan büyüktür. Yanlış Açık hava basıncı ortamda sabittir (yaklaşık 1 atm). Değişen, kutu içi basıncın azalmasıdır. Bu nedenle “dış basınç arttı” demek yerine, “iç basınç düştü” denilmelidir.
III. Şekil II’de meyve suyu kutusu içerisinde hava azaldıkça kutunun iç basıncı azaldığından kutu büzülmüştür. Doğru İç basınç düşmesi, dış basıncın görece büyük görünmesine ve kutunun şeklinin bozulmasına neden olur. Burada atmosfer basıncı sabit kalır, fakat içerisi kısmi vakum haline geldiğinden kutu çöker.

8. Detaylı Çözüm ve Sonuç

Sorudaki yargılar incelendiğinde:

  • I. Yargı (Doğru): Kutu basıncının atmosfer basıncıyla dengede olması, gözlemlenebilecek normal durumdur.
  • II. Yargı (Yanlış): Aslında atmosfer basıncı değişmemiştir. Yani Şekil II’de dış basıncın artması söz konusu değildir. Dış basınç, ortam sabitse aynı kalır. Kutunun içindeki basıncın azalması, dış basınçla iç basınç arasındaki farkın büyümesine yol açar. Yanlış algı “dış basınç büyüdü” şeklindedir; doğru açıklama “iç basınç küçüldü” olmalıdır.
  • III. Yargı (Doğru): Kutunun içindeki hava ve sıvı çekildiğinden, iç basınç atmosfer basıncına yetişemeyerek azalır. Dolayısıyla kutu, düşük iç basınç nedeniyle dıştan içe doğru büzülür.

Dolayısıyla doğru yargılar:

  • I ve III.

Bu da çoktan seçmeli şıklar arasından C) I ve III seçeneğinin doğru olduğunu gösterir.

9. Kısa Özet

  • Şekil I’de basınçlar dengede, kutu normal formdadır.
  • Açık hava basıncı, dışarıda sabit 1 atm civarındadır.
  • Pipetle içme devam ettikçe, içeriye yeterli hava girişi olmadığı için kutu içi basınç düşer.
  • Dış basınç aynı kaldığından, kutu içe doğru sıkışır (Şekil II).
  • Dolayısıyla I ve III numaralı yargılar doğru, II numaralı yargı ise yanlıştır.

Doğru cevap: C) I ve III.

@anonymous13