Soru 1
Örnek cevap / çözüm yolu
Kaldırma kuvvetinin matematiksel modeli:
Yer değiştiren sıvının ağırlığı G = m g ve m = \rho V olduğundan:
Burada F_k kaldırma kuvvetidir ve birimi $N$’dur. \rho_{sıvı} sıvının özkütlesi, V_{batan} cismin sıvı içinde kalan hacmi, g ise yer çekimi ivmesidir. Kaldırma kuvveti bir vektördür ve yönü düşey yukarıdır.
Kısa kontrol: Model, kaldırma kuvvetinin yer değiştiren sıvının ağırlığına eşit olduğunu gösterir.
Soru 2
Örnek cevap / çözüm yolu
Kaldırma kuvvetinin matematiksel modeli:
Sıvı basıncının matematiksel modeli:
Benzerlikler:
- Her iki modelde de sıvının özkütlesi \rho ve yer çekimi ivmesi g bulunur.
- Sıvının özkütlesi arttıkça sıvı basıncı ve kaldırma kuvveti artar.
- Her iki olay da sıvının uyguladığı kuvvet ve basınçla ilişkilidir.
Farklılıklar:
- Sıvı basıncı p birimi Pa olan skaler bir fiziksel büyüklüktür; derinliğe h bağlıdır.
- Kaldırma kuvveti F_k birimi N olan vektörel bir fiziksel büyüklüktür; cismin batan hacmine V_{batan} bağlıdır.
- Sıvı basıncı derinlikle artar. Kaldırma kuvveti ise aynı sıvıda cismin batan hacmi değişmediği sürece derinliğe bağlı değildir.
Kısa kontrol: Basınçta derinlik, kaldırma kuvvetinde ise batan hacim belirleyici değişkendir.
Soru 3
Örnek cevap / çözüm yolu
Sıvı, cisme her yönden ve yüzeye dik kuvvet uygular. Cismin alt yüzeyi daha derinde olduğundan alt yüzeye etki eden sıvı basıncı üst yüzeye etki eden sıvı basıncından büyüktür. Bu nedenle alt yüzeydeki yukarı yönlü kuvvet, üst yüzeydeki aşağı yönlü kuvvetten daha büyük olur.
Bu kuvvetlerin farkı kaldırma kuvvetini oluşturur:
Kaldırma kuvvetinin yönü yukarıdır. Sıvı basıncına neden olan kuvvetler yüzeylere farklı büyüklüklerde etki ettiği için cisim üzerinde net bir yukarı yönlü kuvvet oluşur.
Kısa kontrol: Cismin alt ve üst yüzeylerindeki basınçlar eşit olsaydı net kaldırma kuvveti oluşmazdı.
Soru 4
Örnek cevap / çözüm yolu
Öneriler değerlendirilirken şu sonuçlara ulaşılabilir:
- Sıvı basıncı derinlik arttıkça artar.
- Cismin alt yüzeyindeki basınç, üst yüzeyindeki basınçtan büyüktür.
- Alt ve üst yüzeylere etki eden basınç kuvvetleri arasındaki fark kaldırma kuvvetini oluşturur.
- Kaldırma kuvveti, yer değiştiren sıvının ağırlığına eşittir.
- Aynı sıvıda cismin batan hacmi arttıkça kaldırma kuvveti artar.
- Sıvının özkütlesi arttığında, aynı batan hacim için kaldırma kuvveti artar.
- Kaldırma kuvveti yukarı yönlü bir vektördür; sıvı basıncı ise yönü olmayan bir fiziksel büyüklüktür.
Kısa kontrol: Bu değerlendirmeler, sıvı basıncının yüzeylerde oluşturduğu kuvvet farkının kaldırma kuvvetine yol açtığı modeliyle uyumludur.
Kitapta kolayca gezin
← Önceki sayfa: 202 · 
Fizik Ders Kitabı cevapları · Sonraki sayfa: 204 →