Bu konuda ne öğreneceksin
Basınç, 8. sınıf fenin hem günlük hayata en yakın hem de hesaplama isteyen ünitelerinden biridir. Parmağını duvara ve iğneye aynı kuvvetle bastırdığında neden farklı hissettiğini, neden derine daldıkça kulağının ağrıdığını ve bir balonun ısınınca neden şiştiğini bu konuda açıklayacaksın.
Hedefler
- Katı basıncını kuvvet ve yüzey alanıyla ilişkilendirip hesaplamak.
- Sıvı basıncının derinlik ve yoğunlukla değiştiğini, kabın şekline bağlı olmadığını açıklamak.
- Açık hava basıncının yükseklikle nasıl değiştiğini söylemek.
- Kapalı kaptaki gaz basıncının sıcaklık ve hacimle nasıl değiştiğini, parçacık modeliyle açıklamak.
1. Basınç nedir?
Bir yüzeye dik olarak etki eden kuvvetin, o yüzeyin birim alanına düşen miktarına basınç denir. Aynı kuvvet küçük bir alana etki ederse basınç büyük, geniş bir alana yayılırsa basınç küçük olur.
| Simge | Anlamı | Birimi |
|---|---|---|
| Basınç | Pa (paskal) | |
| Yüzeye dik kuvvet | N (newton) | |
| Yüzey alanı | m² |
Bir paskal, 1 m² alana 1 N kuvvetin etki etmesidir: .
Katılarda basınç
Bir kutuyu masaya koyduğunda kutunun ağırlığı, masa ile temas eden yüzeye dik kuvvet olarak etki eder. Kutuyu farklı yüzü üzerine çevirirsen ağırlık değişmez, ama temas alanı değişir.
| Durum | Kuvvet | Alan | Basınç |
|---|---|---|---|
| Geniş yüzü üzerine | Aynı | Büyük | Küçük |
| Dar yüzü üzerine | Aynı | Küçük | Büyük |
Bu yüzden kar ayakkabısının tabanı geniş, çivinin ucu sivridir. Keskin bıçak da aynı nedenle keser: Aynı kuvvet çok küçük bir alana yoğunlaşır.
- Kuvvet artar, alan aynı kalırBasınç artar. Aynı alana daha çok kuvvet düşer.
- Alan artar, kuvvet aynı kalırBasınç azalır. Kuvvet daha geniş bir yüzeye yayılır.
- Cisim hangi yüzü üzerine konursa konsunAğırlık değişmez, yalnızca basınç değişir.
2. Sıvılarda basınç
Sıvılar ağırlıkları nedeniyle bulundukları kabın tabanına ve çeperlerine basınç uygular. Bu basınç her yönde etki eder: Aşağı, yana ve yukarı.
Sıvı basıncı üç şeye bağlıdır.
- Derinlik (h): Derine indikçe üstündeki sıvı sütunu uzar, basınç artar.
- Sıvının yoğunluğu (d): Yoğunluğu büyük sıvı, aynı derinlikte daha büyük basınç yapar.
- Yerçekimi ivmesi (g): Aynı yerde sabit kabul edilir.
Bu bağıntıyı kullanırken birimleri aynı sisteme getir: metre, kg/m³ ve yaklaşık alınırsa basınç paskal çıkar. Suyun yoğunluğu tür.
Kendini dene
Su dolu bir gölde 3 m derinlikteki basıncı hesapla (, ).
Aynı derinlikte, yoğunluğu suyun iki katı olan bir sıvıda basınç kaç katı olur?
Yoğunluk iki katına çıktığı için basınç da iki katı olur.
3. Açık hava basıncı
Dünya’yı saran hava tabakasının ağırlığı, üzerimize ve her yüzeye basınç uygular. Buna açık hava basıncı denir. Bunu fark etmemizin nedeni, vücudumuzun içindeki basıncın da buna eşit olmasıdır.
Açık hava basıncını Torricelli ilk kez ölçmüştür. Bir ucu kapalı, cıva dolu bir cam boruyu cıva dolu kaba ters çevirdi. Boruda cıva bir miktar indi ve belli bir yükseklikte durdu. Deniz seviyesinde bu yükseklik yaklaşık 76 cm dir. Yani açık hava basıncı 76 cmHg dir.
Açık hava basıncı yükseldikçe azalır. Çünkü yükseldikçe üstümüzdeki hava tabakası incelir ve ağırlığı azalır. Bu yüzden dağın tepesinde barometredeki cıva sütunu 76 cm den kısa olur.
4. Gazlarda basınç
Gaz parçacıkları sürekli ve rastgele hareket eder. Kapalı bir kapta bu parçacıklar kabın duvarına çarpar. Her çarpma duvara küçük bir kuvvet uygular. Çok sayıda parçacığın çarpmasının toplamı gaz basıncını oluşturur.
Gaz basıncı kapalı kapta iki şekilde değişir.
- Sıcaklık arttığında parçacıklar hızlanır. Duvara hem daha sık hem daha sert çarparlar. Basınç artar.
- Hacim küçüldüğünde aynı sayıda parçacık daha dar bir alana sıkışır. Duvara daha sık çarparlar. Basınç artar.
Aşağıdaki simülasyonda bunu kendin dene. Önce tahmin et, sonra kaydırıcıları oynat.
Günlük hayattan örnekler: Güneşte kalan kapalı bir şişenin kapağı sıkılaşır, şişirilmiş balon ısınınca patlayabilir, şırıngaya parmağını basıp pistonu ittiğinde piston zor hareket eder.
5. Konuyu toparla
| Basınç türü | Neye bağlı? | Önemli not |
|---|---|---|
| Katı basıncı | Kuvvet ve yüzey alanı | Ağırlık sabitken alan küçülünce basınç artar |
| Sıvı basıncı | Derinlik ve yoğunluk | Kabın şekline ve sıvı miktarına bağlı değil |
| Açık hava basıncı | Bulunduğun yükseklik | Yükseldikçe azalır, deniz seviyesinde 76 cmHg |
| Gaz basıncı | Sıcaklık, hacim, parçacık sayısı | Parçacıkların duvara çarpmasından oluşur |
Mini test
Soru 1
Ağırlığı 300 N olan bir blok, taban alanı olan yüzü üzerine yatay bir zemine konuyor. Buna göre bloğun zemine uyguladığı basınç kaç paskaldır?
- A
- B
- C
- D
Cevabı ve çözümü göster
Doğru cevap: C
- Blok yatay zeminde durduğu için zemine uyguladığı kuvvet ağırlığına eşittir: .
- .
- . Doğru cevap C.
Soru 2
Dikdörtgenler prizması şeklindeki bir kutu, üç farklı yüzü üzerine sırayla yatay masaya konuyor. Her durumda kutunun ağırlığı aynıdır. Buna göre aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
- AKutunun masaya uyguladığı kuvvet en geniş yüzü üzerindeyken en büyüktür.
- BBasınç, hangi yüzü üzerine konursa konsun aynıdır.
- CBasınç en geniş yüzü üzerindeyken en büyüktür.
- DBasınç en dar yüzü üzerindeyken en büyüktür.
Cevabı ve çözümü göster
Doğru cevap: D
- Kutu hangi yüzü üzerine konursa konsun kuvvet (ağırlık) değişmez. A yanlış.
- Kuvvet sabitken temas alanı değişir, bu yüzden basınç da değişir. B yanlış.
- olduğundan alan küçüldükçe basınç büyür. En büyük basınç en dar yüz üzerindeyken oluşur. Doğru cevap D.
Soru 3
Aynı sıvıyla aynı yüksekliğe kadar doldurulmuş, tabanları farklı genişlikte üç kap düz bir masada duruyor. Kapların hepsinin tabanına gelen sıvı basıncı karşılaştırılıyor. Buna göre aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
- ATabanı en geniş olan kabın tabanındaki basınç en büyüktür.
- BÜçünün tabanındaki sıvı basıncı eşittir.
- CTabanı en dar olan kabın tabanındaki basınç en büyüktür.
- DKabın içindeki sıvı miktarı en çok olanın tabanındaki basınç en küçüktür.
Cevabı ve çözümü göster
Doğru cevap: B
- Sıvı basıncı ile bulunur.
- Kapların hepsinde sıvı aynı, yükseklik aynı. Yani , ve aynıdır.
- Sıvı basıncı kabın şekline, genişliğine ve sıvı miktarına bağlı olmadığı için üç kapta da basınç eşittir. Doğru cevap B.
Soru 4
Deniz seviyesinde cıvalı barometre ile yapılan Torricelli deneyinde cıva sütununun yüksekliği 76 cm ölçülüyor. Aynı deney, aynı düzenekle yüksek bir dağın tepesinde tekrarlanıyor. Buna göre dağın tepesinde cıva sütununun yüksekliği için ne söylenebilir?
- A76 cm den küçük olur.
- B76 cm olur.
- C76 cm den büyük olur.
- DBoru eğilirse artar.
Cevabı ve çözümü göster
Doğru cevap: A
- Yükseldikçe üstümüzdeki hava tabakası incelir, açık hava basıncı azalır.
- Cıva sütununu dengeleyen şey açık hava basıncıdır. Basınç azalınca cıva sütunu da kısalır.
- Bu yüzden sütun 76 cm den küçük olur. Doğru cevap A.
Soru 5
Ucu kapatılmış bir şırınganın içinde hava vardır. Sıcaklık değişmeden piston yavaşça içeri itiliyor. Buna göre şırınganın içindeki hava için aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
- AKaptaki parçacıkların sayısı zamanla azalır.
- BParçacıklar yavaşlar ve duvara daha az çarpar.
- CParçacıklar duvara daha sık çarpar, basınç artar.
- DParçacıklar sıkışır ve gaz basıncı azalır.
Cevabı ve çözümü göster
Doğru cevap: C
- Piston itilince gazın hacmi küçülür. Gaz dışarı çıkamayacağı için parçacık sayısı değişmez. A yanlış.
- Sıcaklık sabit olduğu için parçacıkların hızı da değişmez. B yanlış.
- Aynı sayıda parçacık daha küçük bir hacme sıkışınca duvara daha sık çarpar. Basınç artar. Doğru cevap C.
Kendini dene
Cevaplara bakmadan önce her soruyu kendin çöz. Hatırlamaya zorlamak, tekrar okumaktan daha kalıcı öğretir.
Kendini dene
600 N ağırlığındaki bir kişi, tabanlarının toplam alanı olan ayakkabılarla duruyor. Zemine uyguladığı basınç kaç Pa dır?
Aynı kişi tek ayağı üzerinde dursa basınç nasıl değişir? Neden?
Basınç iki katına çıkar. Kuvvet (ağırlık) aynı kalır, ama temas alanı yarıya düşer.
Güneşte kalan, kapağı kapalı bir şişenin içindeki havanın basıncı neden artar?
Sıcaklık artınca parçacıklar hızlanır, duvara daha sık ve daha sert çarpar. Hacim sabit olduğu için basınç artar.
Bir dalgıç 10 m yerine 20 m derine inerse sıvı basıncı nasıl değişir?
Derinlik iki katına çıktığı için sıvı basıncı da iki katı olur.
Yanlış yaptığın soruları yanlış soru defterine ekleyebilirsin. Birkaç gün sonra tekrar karşına çıkar.