8. Sınıf 3. Ünite Basınç – Katı Basıncı Konu Anlatımı

8. Sınıf LGS Fen Bilimlerinin 3. Ünitesi Basınçtan merhaba. Bu bölümde katı, sıvı ve gaz basıncını ve basıncın gündelik hayatımızda nerelerde kullanıldığını inceleyeceğiz.

8. Sınıf 3. Ünite Konuları:

  • Katı Basıncı
  • Sıvı Basıncı
  • Gaz Basıncı

Katı basıncı konu anlatımının videosunu aşağıdan izleyebilirsiniz. Bu videoda katı basıncını ayrıntılı olarak inceledik. Özellikle Bağımlı değişken, bağımsız değişken ve kontrol edilen değişken sorularına değindik ve sizi zorlayacak örnek sorularla öğrendiklerimizi pekiştirdik.

KATI BASINCI

Tüm cisimler ağırlıklarından dolayı temas ettikleri yüzeylere bir kuvvet uygular. Karlı, çamurlu veya kumlu bir zemine bastığınızda siz de ayak izlerinizi rahatlıkla fark edebilirsiniz. Bu izler, yere uyguladığımız kuvvet neticesinde oluşur. Kuvvet arttıkça kum zemindeki izlerin derinliği de artacaktır. Tek ayağımızı kaldırdığımızda da izler yine derinleşecektir.

Katı cisimlerin ağırlıklarından dolayı temas ettiği birim yüzeye uygulanan dik kuvvete katı basıncı denir. Basınç P harfi ile gösterilir. Birimi PASCAL’dır.

Basıncı anlamak için Ağırlık (Kuvvet) Nedir? ve Birim Yüzey Nedir? inceleyelim.

Ağırlık:

Ağırlık, bir cismin kütlesine uygulanan yer çekimi kuvvetidir.

AĞIRLIK BİR KUVVETTİR.

Dünya’daki tüm varlıklar ağırlıklarından dolayı temas ettikleri yüzeye kuvvet uygularlar.

Ağırlık Dünya’da Kütlemizin yaklaşık olarak 10 ile çarpılması ile bulunur.

Örneğin: 40 kg ağırlığındaki Derya’nın ağırlığı da

Yaklaşık olarak 40 x 10 = 400 N olacaktır.

Birim Yüzey Alanı:

Birim yüzey alanı, 1 br karelik alan demektir.

Örneğin 84 N ağırlığındaki bir tuğlanın zemine temas ettiği yer YÜZEY ALANIDIR.

BİRİM YÜZEY ALANI TEMAS EDEN YÜZEYİN 1cm²’lik veya 1 m²’lik alanıdır.

Basınç ise uygulanan kuvvetin yüzey alanına dağılmasıyla 1 birim karelik (cm² veya m²) alana etkiyen kuvvettir.

84 N AĞIRLIĞINDAKİ tuğlamın 84 cm²’lik alana dağılmasıyla her 1 cm²’ye 1 N’luk kuvvet düşer bu da BASINÇ demektir.

Örneğin 120 m2’lik bir evde yaşıyorsanız. Evinizin birim alanı 1 m2’dir.

Örneğin bir kutuyu koyduğunuzda yere temas alanı 40 cm2 ise birim alanı 1 cm2’dir.

Basınç ise uygulanan kuvvetin yüzey alanına dağılmasıyla 1 birim karelik (cm² veya m²) alana etkiyen kuvvettir.

Örneğin:

Bir şişenin kapak tarafının alanı 5 cm², yere temas eden yüzeyinin alanı ise 20 cm² ve ağırlığı da 100 N olsun.

DURUM 1: Durum 1 Şişemiz 100 N ağırlığa sahip yani yere 100 N’luk kuvvet uyguluyor. Temas alanı da 20 cm².

Basınç tanımı, birim yüzeye etki eden kuvvet idi. Yani basıncı bulabilmek için şişenin 1 cm²’sine ne kadar kuvvet uygulanacak bunu bulmamız gerekiyor.

DURUM 2: Şişeyi ters çevirirsek ağırlığı yine 100 N olacaktır. Peki bu sefer yere temas ettiği alan 5 cm² oldu. Bu durumda Basıncı hesaplayabilmek için 5 cm²’lik alanın birim yüzeyine yani 1 cm²’lik alana etki eden kuvveti bulmamız gerekir.

Özetle,

Bir yere kuvvet uygularken kuvvetimiz temas eden yüzeye dağılır veya bir yerde toplanır. Bu değer basınç olarak açıklanır.

Basıncın birimi PASCALDIR.

Basınç P harfi ile gösterilir.

Kuvvet F harfi ile gösterilir

BASINÇ BİRİMİKUVVET BİRİMİYÜZEY ALANI BİRİMİ
PASCAL (Pa)NEWTON (N)METREKARE (m2)

Basınç iki değişkene bağlıdır. Kuvvet (Ağırlık) veya Temas Yüzey Alanı

Günlük yaşantımızda katı basıncının avantajlarını sıklıkla kullanırız.

Örneğin, bıçak ile ekmeği keserken sivri tarafını kullanırız. Sivri olmayan tarafı ile ekmek kesmekte zorlanırız.

Örneğin, raptiyeyi panoya batırırken sivri tarafının batmasını isteriz. Arka tarafını batırmaya çalışırsak zorlanabiliriz.

Basıncı biraz daha detaylandırmadan önce aşağıdaki soruları düşünelim.

İş makinelerinde neden tekerlek değil de palet kullanılır?

Arabalarda 4 tane tekerlek bulunmasına rağmen neden tırlardaki tekerlekler daha büyük ve daha çoktur?

Çim sahada top oynarken futbolcular neden dişli ayakkabı giyerler?

Karda yürüyen birisi ayağına topuklu ayakkabı değil de kar ayakkabısı giyer?

Örneğin, aynı ayakkabı numarası giyen bir sumo güreşçisi mi zemine daha fazla batar yoksa Kamil mi?

Örneğin, aynı ağırlığa ve ayak numarasına sahip iki kadından biri topuklu ayakkabı ile karda yürümeye çalışıyor diğeri ise kar botuyla. Hangisi daha kolay yürüyebilir?

Örnekler:

Aşağıdaki katı basıncı örneklerini beraber yapalım.

Şekilde verilen tüm kutular özdeş ve küp olduğuna göre

Hesaplamalara başlayalım. Katı basıncı bulunurken Ağırlığın (Kuvvet) Yüzey Alanına bölüneceğini,

Basıncın P harfi ile gösterildiğini

Biriminin Pascal veya N/m2 olduğunu hatırlayalım.

P1 şeklinde gösterilenin 1. düzeneğin basıncı, P2 şeklinde gösterilenin 2. düzeneğin basıncı …. olduğunu bilelim.

Katı basıncını etkileyen değişkenler (Katı basıncı nelere bağlıdır?)

Katı basıncı iki değişkene bağlıdır:

Ağırlık (KUVVET)

Temas Yüzey Alanı

1. AĞIRLIK – KUVVET:

Ağırlık yer çekiminin kütleye uyguladığı kuvvettir. Ağırlık bir kuvvettir. Her zaman yeryüzünün yani Dünya’nın merkezine doğru uygulanan kuvvettir.

Aynı ayakkabı numarası giyen Kamil ve Sumo güreşçisinden hangisi daha fazla zemine batar veya hangisi daha fazla basınç uygular?

Tabiki de SUMO GÜREŞÇİSİ

Yere temas ettikleri alan aynı yani ayakkabı numaraları aynı

fakat AĞIRLIKLARI FARKLIDIR.

Sumo Güreşçisinin ağırlığı Kamil,’den daha fazladır. Bu yüzden ağırlığı daha fazla olan sumo güreşçisi kuma daha fazla batar ve basıncı daha fazladır.

Özetle,

TEMAS YÜZEY ALANI SABİT TUTULUP AĞIRLIK ARTTIRILIRSA BASINÇ ARTAR.

TEMAS YÜZEY ALANI AYNI OLAN İKİ CİSİMDEN AĞIRLIĞI FAZLA OLANIN BASINCI DAHA BÜYÜKTÜR.

KATI BASINCI – KUVVET (AĞIRLIK) İLİŞKİSİ ÖRNEKLERİ:

1. DURUM: Sünger üzerine ilk önce birer tane tuğlayı yanyana koyalım. İkisi de süngere aynı miktarda batar.

2. DURUM: Sünger üzerinde olan tuğlalardan birinin üzerine başka bir tuğla daha ekleyelim.

2. durumda süngere temas yüzeyleri aynı olan tuğla parçalarında iki tuğla üst üste koyulmuş olan daha fazla battı.

Bunun sebebi TEMAS YÜZEY ALANI SABİT KALIR, AĞIRLIKLARI ARTTIRIRSAK BASINÇ DA ARTAR.

Basınç Ağırlık ile doğru orantılıdır. Ağırlık artarsa basınç da artar.

Örneğin bir raptiyeyi panoya batırmak için az kuvvet uygularsak az batar, çok kuvvet uygularsak daha derine iner. Bunun sebebi daha fazla kuvvet uyguladığımızda basıncı da arttırmamızdır.

Katı basıncı cisimlerin ağırlığına bağlı olduğu kadar dışarıdan uygulanan kuvvete de bağlıdır. Cisimler ağırlıkları sebebiyle yüzeye bir kuvvet uygularlar. Bir cisme ağırlığı dışında ayrı bir kuvvet uygulanırsa basıncı arttırır.

Örneğin:

Durum 1’de zemine uygulanan basıncı hesaplamak için kuvvet olarak sadece cismin AĞIRLIĞINI alırız.

Durum 2’de ise zemine etkiyen kuvvet AĞIRLIK ile beraber UYGULANAN KUVVETTİR. Basınç bulunurken bu ikisi toplanır yüzey alanına bölünür.

2. TEMAS YÜZEY ALANI:

Bir cismin durduğu yere temas ettiği alana veya parmağımızla kuvvet uyguladığımızda parmağımızın kapıya değdiği alana temas yüzey alanı denir.

Aynı ağırlığa ve ayakkabı numarasına sahip iki kadından birisi topuklu ayakkabı ile karda yürüyor diğeri ise kar botu ile karda yürüyor. İki kadının da kara temas alanları farklıdır. Hangisi kara daha fazla batar?

Aynı ağırlığa sahip olmalarına rağmen topuklu ayakkabı giyen kadın kara daha fazla batarken, kar botu giyen kadın kara daha az batar.

Bunun sebebi:

Temas yüzey alanı arttıkça basınç azalır, temas yüzey alanı azaldıkça basınç artar.

Temas yüzey alanı ile basınç ters orantılıdır.

Temas yüzey alanı azaldığında ağırlığımızın birim yüzey alanına etki edeceği dik kuvvet de artar. Kuvvet daha az alana yayılacağı için basınç artar.

Fakat

Temas yüzey alanı arttığında ağırlığımızın birim yüzey alanına etki edeceği dik kuvvet azalacak. Kuvvet daha fazla alana yayılacağı için basınç da azalır.

Örneğin

DURUM 1: 19 litrelik bir damacanayı kum zeminde düz koyalım ve kaldıralım batma miktarını gözlemleyelim.

DURUM 2: 19 litrelik bir damacanayı kum zemin üzerinde ters çevirerek koyalım ve kaldıralım damacananın batma miktarını gözlemleyelim.

HANGİSİNDE DAMACANA DAHA DERİNE BATTI?

1. durumda damacana kuma daha az batar, ikinci durumda ise damacana kuma daha fazla batar.

Ağırlık değişmemesine rağmen ağırlığın dağıldığı yüzey alanı küçüldüğü için DURUM 2’de damacana daha fazla batmıştır. Durum 2’de basınç daha da artmıştır.

Örneğin, bir zeminde 40 kg kütleli yaklaşık 400 N ağırlığındaki Özge,

Durum 1: Tek ayağıyla zeminde duruyor

Durum 2: İki ayağıyla zeminde duruyor.

Ezgi hangi durumda sünger zemine daha fazla basınç oluşturmuştur?

Ezgi’nin iki durumda da ağırlığı değişmemiştir.

Fakat ilk durumda temas yüzey alanı fazla olduğu için basıncı az, ikinci durumda temas yüzey alanı azaldığı için basıncı daha fazladır.

Katı cisimler basıncı iletmezler.

Katı cisimler kuvveti aynı yön ve doğrultuda iletirler.

KATI BASINCI BAĞIMLI DEĞİŞKEN, BAĞIMSIZ DEĞİŞKEN VE KONTROL EDİLEN DEĞİŞKEN ARASINDAKİ İLİŞKİ

LGS FEN BİLİMLERİ sorularında sıkça karşılaşacağınız bağımlı, bağımsız ve kontrol edilen soruları nasıl çözülür? bağımlı değişken, bağımsız değişken ve kontrol edilen değişken nedir? sorularını cevaplayacağız.

Bilimin doğası gereği araştırma yapılırken bir problemin çözümüne karşılık hipotezler kurulur. Bu hipotezlerin çözümü için deneyler, etkinlikler veya araştırmalar yapılır. Bu araştırma, deney ve etkinlikler yapılırken tasarladığımız düzenek için çeşitli değişkenler söz konusudur. Bunlar

Bağımlı Değişken

Bağımsız Değişken

Kontrol Edilen Değişkendir.

Bir örnek hipotez cümlesi üzerinden değişkenleri inceleyerek açıklayalım.

HİPOTEZ:Ağırlık arttıkça katı basıncı artar.

Değişkenler sorularda bir hipotez cümlesine bakılarak yada deney düzenekleri incelenerek bulunabilir. Biz bu örnekte hipoteze bakarak değişkenleri belirleyelim.

Bağımsız Değişken: Deney tasarlarken araştırmamızda etkisini incelediğimiz değişkendir. Yani hiçbir şeye bağlı olmayıp bizim değiştirdiğimiz değişkendir. Bağımsız değişkeni aklınızda tutmak için BAĞIMSIZ olduğunu ve deneyde BİZİM DEĞİŞTİRDİĞİMİZ DEĞİŞKEN olduğunu unutmayınız.

Hipotezimiz “Ağırlık arttıkça katı basıncı artar.”

Burada Basınca etkisini incelediğimiz ağırlık mı? temas yüzey alanı mı? hipotez cümlesinden de anlaşılacağı üzere AĞIRLIK. Çünkü hipotez Ağırlık arttıkça katı basıncı artar diyor. Deney düzeneklerinde demek ki ağırlıkları farklı alacağız ki ağırlık değişiminin basınca etkisini gözlemleyebilelim.

Bağımsız Değişken: AĞIRLIK

DİKKAT: Bir deney düzeneğinde birden fazla bağımsız değişken olursa deneyin güvenilirliği düşer. Yani deney sağlıklı olarak yapılamaz. Bu yüzden Ağırlıklar farklı alınırken TEMAS YÜZEY ALANLARI da SABİT TUTULMALIDIR.

Bağımlı Değişken: Deneyde bağımsız değişkene bağlı olarak değişen değişkendir. Adı üzerinde BAĞIMLIDIR. Etkinlik ve deneylerimizde BAĞIMSIZ DEĞİŞKENE BAĞLIDIR.

Bağımlı değişkeni aklınızda tutmak için tekerleme:

BAĞIMSIZ DEĞİŞKENE BAĞLI OLAN DEĞİŞKENDİR.

Hipotezimiz “Ağırlık arttıkça katı basıncı artar”

Bağımsız değişkene AĞIRLIK demiştik. Bağımlı değişken de bağımsız değişkene bağlı olarak değişen değişkendir. Burada ağırlık değiştiğinde değişen KATI BASINCIDIR.

BAĞIMLI DEĞİŞKEN: BASINÇ – KATI BASINCI

Kontrol Edilen Değişken: Deneylerde sabit tutulan ve değiştirilmeyen değişkendir. Yani deney yaparken deneyi etkilemeyen değişkendir ve sabit tutulur, bütün deney gruplarında veya düzeneklerde aynı alınarak bağımsız değişkenin bağımlı değişken üzerindeki etkisinin incelenmesine olanak sağlar.

Hipotezimiz “Ağırlık arttıkça katı basıncı artar”

Kontrol edilen değişken de sabit tutulan değişkendi. Etkinliğimizi tasarlarken Ağırlığı değiştiriyorsak mutlaka TEMAS YÜZEY ALANINI sabit tutmamız gerekir. Çünkü AĞIRLIĞIN BASINCA ETKİSİNİ İNCELİYORUZ. AĞIRLIK ile beraber TEMAS YÜZEY ALANINI da değiştirirsek hipotezimizi sağlıklı olarak test edemeyiz.

Kontrol Edilen Değişken: TEMAS YÜZEY ALANI

Şimdi de sorular üzerinde değişkenleri inceleyelim.

SORU: Özdeş küplerden oluşturulmuş 1, 2 ve 3 numaralı deney düzenekleri hazırlanmıştır. Hipotez 1 ve Hipotez 2’yi test etmek için hangi deney düzeneklerini seçilmelidir. Bağımlı, bağımsız ve kontrol edilen değişkenler nelerdir?

Hipotez 1: “Ağırlık azaldıkça basınç azalır.”

Hipotez 1 ağırlık ile basınç arasındaki ilişkiyi araştırmamızı istiyor. Bunun için 1, 2 ve 3 numaralı düzeneklere bakıp

AĞIRLIKLARIN FARKLI TEMAS YÜZEY ALANLARININ AYNI olduğu 2 deney düzeneğini seçmemiz gerekir. Çünkü sadece ağırlığın basınca etkisini gözlemlemek istiyoruz.

2. ve 3. düzeneği seçersek AĞIRLIĞIN BASINCA ETKİSİNİ GÖZLEMLEYEBİLİRİZ.

Bu araştırmada:

BAĞIMLI DEĞİŞKEN: KATI BASINCI (Bağımsız değişkene bağlı değişken)

BAĞIMSIZ DEĞİŞKEN: AĞIRLIK (Deneyde değiştirilen değişken)

KONTROL EDİLEN DEĞİŞKEN: Temas Yüzey Alanı (Sabit tutulup bağımlı değişkeni etkilemeyen değişken)

Hipotez 2: “Temas Yüzey Alanı arttıkça basınç azalır.”

Hipotez 2 Temas yüzey alanı ile basınç arasındaki ilişkiyi araştırmamızı istiyor. Bunun için 1, 2 ve 3 numaralı düzeneklere bakıp

TEMAS YÜZEY ALANLARININ FARKLI AĞIRLIKLARIN AYNI olduğu 2 deney düzeneğini seçmemiz gerekir. Çünkü sadece temas yüzey alanının basınca etkisini gözlemlemek istiyoruz.

1. ve 3. düzeneği seçersek TEMAS YÜZEY ALANININ BASINCA ETKİSİNİ GÖZLEMLEYEBİLİRİZ.

Bu araştırmada:

BAĞIMLI DEĞİŞKEN: KATI BASINCI (Bağımsız değişkene bağlı değişken)

BAĞIMSIZ DEĞİŞKEN: TEMAS YÜZEY ALANI (Deneyde değiştirilen değişken)

KONTROL EDİLEN DEĞİŞKEN: AĞIRLIK (Sabit tutulup bağımlı değişkeni etkilemeyen değişken)

SONUÇ OLARAK bağımlı, bağımsız ve kontrol edilen değişkenli sorularda

SADECE araştırmak istediğimiz değişken – BAĞIMSIZ DEĞİŞKEN – farklı olmalı.

DİĞER DEĞİŞKENLER SABİT TUTULMALIDIR.

ÖRNEĞİN: AĞIRLIĞIN BASINCA ETKİSİ gözlemlenmek isteniyorsa AĞIRLIKLAR DEĞİŞTİRİLMELİ, TEMAS YÜZEY ALANLARI SABİT TUTULMALI.

ÖRNEĞİN: TEMAS YÜZEY ALANININ BASINÇA ETKİSİ gözlemlenmek isteniyorsa TEMAS YÜZEY ALANLARI DEĞİŞTİRİLMELİ, AĞIRLIKLAR SABİT TUTULMALIDIR.

KATI BASINCININ GÜNDELİK HAYATTAKİ KULLANIMI:

Katı basıncını hayatımızın birçok yerinde kullanılır. Bazen basıncı arttırmak işimize yararken bazen de basıncı azaltmak işimize yarar.

Örneğin, ekmek keserken bıcağın sivri ucunu kullanmamız TEMAS YÜZEY ALANINI AZALTIP BASINCI ARTTIRACAĞI için ekmeği daha kolay doğrarız.

Örneğin, karda yürümek için krampon veya topuklu ayakkabı giymeyiz hem üşümemek için hem de karda batmamak için temas yüzey alanı geniş olan kar ayakkabısı yada bot giyeriz. Botun temas yüzey alanı daha fazla olduğu için BASINCI AZALTIR.

GÜNLÜK HAYATTA BASINCI ARTTIRMAYA YÖNELİK ÖRNEKLER:

Basıncı arttırmak için iki yöntem kullanılabilir:

a) Kuvveti (Ağırlığı) Arttırmak

b) Yüzey Alanını Azaltmak

1) Bıçağın keskin ucunu kullanmak basıncı arttırır

2) Futbolcuların krampon giymesi temas yüzey alanını azaltarak basıncı arttırır ve çim sahada kaymadan top oynamaya yarar.

3) Topuklu ayakkabıların yüzey alanı daha küçüktür bu yüzden zemine daha fazla basınç uygular.

4) Çivi, raptiye, iğne gibi malzemeleri monte etmek için sivri ucunu kullanırız. Çünkü sivri ucunun temas yüzey alanı daha küçük olduğu için basınç daha büyük olacaktır.

5) Karlı havalarda tekerleklere takılan zincirler, Tekerleğin temas yüzey alanını azaltarak basıncı arttırmaya yarar bu sebeple arabalar kara daha iyi tutunur kaymaz.

6) Yırtıcı kuşların pençeleri ve gagaları sivridir. Bu özellik basıncı arttırarak daha iyi beslenmelerini sağlar.

7) İş makinelerinin veya kepçelerin toprağı kazan küreğinin ucu tırıklı ve sivridir. Bu temas yüzey alanını azaltıp basıncı arttırdığı için daha kolay kazmalarını sağlar.

GÜNLÜK HAYATTA BASINCI AZALTMAYA YÖNELİK ÖRNEKLER:

Basıncı azaltmanın iki yolu vardır:

a) Kuvveti (Ağırlığı) Azaltmak

b) Yüzey Alanını Arttırmak

1) Ağır iş makinelerinde tekerlek yerine paletler kullanılır, Paletler temas yüzey alanını arttırarak iş makinesinin yere uyguladığı basıncı azaltır.

2) Traktörlerin arka tekerlekleri büyüktür bunun sebebi temas yüzey alanını arttırarak traktörün basıncını azaltmak istemeleridir. Böylece kuma , çamura, toprağa daha az batarlar.

3) Fil, deve, kutup ayısı gibi hayvanların ayak tabanları geniştir. Ayak tabanlarının geniş olması temas yüzey alanını arttırarak basıncı azaltır. Kum veya kar zeminde batmadan yürüyebilirler.

4) Tır ve kamyonların teker sayıları hem fazladır hem de tekerleri daha geniştir. Bunun sebebi temas yüzey alanını arttırıp basıncı azaltmaktır. Böylece tonlarca ağırlığındaki kamyon ve tırlar yollara daha az zarar verirler.

5) Trenlerin çok sayıda tekerlerinin olması temas yüzey alanını arttırarak basıncı azaltır. Bu olay basıncı azaltıp tren raylarının bozulmasını önler.

6) Ördeklerin ayakları perdelidir. Bu olay temas yüzey alanını arttırır basıncı azaltır.

Tebrikler katı basıncı konu anlatımını bitirdin. Şimdi sıra çalışma kağıtlarında.

8. Sınıf 3. Ünite Katı Basıncına Giriş Çalışma Kağıdı

8. Sınıf 3. Ünite Katı Basıncı Çalışma Kağıdı ve

8. Sınıf 3. Ünite Katı Basıncı 2 Çalışma Kağıdını çözerek öğrendiklerini pekiştirebilirsin. Başarılar.