Soru 1 • Yüzen ve Askıda Kalan Cisimler
Henüz Yanıtlanmadı
Bir sıvı içerisinde $K$ cismi yüzmekte, $L$ cismi ise tamamen sıvıya batmış şekilde askıda kalmaktadır.
Buna göre, cisimlere etki eden kaldırma kuvvetleri ($F_K, F_L$) ile cisimlerin ağırlıkları ($G_K, G_L$) arasındaki ilişki hakkında aşağıdakilerden hangisi kesinlikle doğrudur?
Çözüm:
Bir sıvı içinde dengede olan cisimler için düşey kuvvetteki denge şartı uygulanır:
• Askıda kalan cisimler ($d_c = d_s$): Kaldırma kuvveti yine cismin kendi ağırlığına eşittir ($F_L = G_L$).
Dolayısıyla her iki durumda da etki eden kaldırma kuvvetleri cisimlerin kendi ağırlıklarına tam eşittir.
Doğru Cevap: C
Soru 2 • Batan Cisimler ve Taban Tepkisi
Henüz Yanıtlanmadı
Kendi içinde türdeş katı bir cisim, sıvı dolu kaba bırakıldığında kabın tabanına oturup duruyor ve kabın tabanı cisme yukarı yönlü bir $N$ tepki kuvveti uyguluyor.
Buna göre, aşağıdaki yargılardan hangisi yanlıştır?
Çözüm:
Kabın tabanına batan ve tabandan tepki kuvveti ($N > 0$) alan cisimlerde kuvvet dengesi $F_k + N = G$ şeklindedir.
Buradan $F_k = G - N$ olacağından kaldırma kuvveti cismin kendi ağırlığından daha küçüktür ($F_k < G$). Dolayısıyla B seçeneği yanlıştır.
Doğru Cevap: B
Soru 3 • Archimedes İlkesi Temel Kavramı
Henüz Yanıtlanmadı
Bir sıvı içerisine bırakılan cisimlere etki eden kaldırma kuvvetinin büyüklüğü aşağıdakilerden hangisine her zaman eşittir?
Çözüm:
Archimedes (Arşimet) ilkesine göre; durum ne olursa olsun (yüzme, askıda kalma veya batma), bir cisme etki eden kaldırma kuvvetinin büyüklüğü cismin yeri değiştirdiği sıvının ağırlığına ($F_k = V_{batan} \cdot d_{sıvı} \cdot g = G_{yer\_değiştiren\_sıvı}$) her zaman tam eşittir.
Doğru Cevap: D
Soru 4 • Taşırma Kaplarında Ağırlaşma
Henüz Yanıtlanmadı
Ağzına kadar sıvı ile dolu olan bir taşırma kabına ayrı ayrı bırakılan $X$, $Y$ ve $Z$ cisimlerinden;
• $X$ cismi yüzüyor,
• $Y$ cismi askıda kalıyor,
• $Z$ cismi ise batıyor.
Buna göre, taşırma kabında hangi cisimler tek başına bırakıldığında kapta bir ağırlaşma meydana gelmez?
Çözüm:
Taşırma kaplarında ağırlaşma miktarı $\Delta G = G_{giren} - G_{taşan}$ şeklinde bulunur.
• Yüzen ve Askıda Kalan Cisimler ($X$ ve $Y$): Taşan sıvının ağırlığı kaldırma kuvvetine ($F_k$), kaldırma kuvveti de cismin ağırlığına ($G$) eşittir ($G_{taşan} = G_{giren}$). Bu nedenle taşırma kabında ağırlaşma olmaz.
• Batan Cisim ($Z$): Taşan sıvının ağırlığı ($F_k$), cismin kendi ağırlığından küçük olduğu için ($G_{taşan} < G_{giren}$) kapta ağırlaşma olur.
Doğru Cevap: C
Soru 5 • Sıvı Değişimi ve Denge Durumu
Henüz Yanıtlanmadı
Bir $K$ katı cismi $d$ özkütleli sıvı içerisinde yarı hacmi batacak şekilde yüzmektedir.
Kaba, var olan sıvı ile homojen karışabilen daha büyük özkütleli ($d_2 > d$) bir sıvı eklenip karıştırılırsa $K$ cisminin batan hacmi ($V_b$) ve cisme etki eden kaldırma kuvveti ($F_k$) nasıl değişir?
Çözüm:
1. Cisim yeni karışımda da yüzmeye devam eder. Yüzen cisimlerde kaldırma kuvveti cismin kendi ağırlığına eşittir ($F_k = G$). Cismin ağırlığı değişmediği için kaldırma kuvveti ($F_k$) değişmez.
2. Kaldırma kuvveti formülü $F_k = V_b \cdot d_{karışım} \cdot g$'dir. $F_k$ sabit kalırken karışımın özkütlesi ($d_{karışım}$) arttığı için cismin batan hacmi ($V_b$) azalır (cisim sıvı yüzeyine doğru biraz daha yukarı çıkar).
Doğru Cevap: D
Soru 6 • İple Bağlı Cisimler ve İp Gerilmesi
Henüz Yanıtlanmadı
Bir katı cisim, bir sıvının içerisine kabın tabanına bağlı bir ip ile sabitlenmiştir. İpteki gerilme kuvvetinin sıfırdan farklı ($T > 0$) olduğu bilinmektedir.
İp aniden kesilirse cismin hareketi ve yeni denge durumu için aşağıdakilerden hangisi söylenebilir?
Çözüm:
Tabana bağlı ipteki gerilme $T > 0$ ise kuvvet dengesi $F_k = G + T$'dir. Buradan kaldırma kuvvetinin ağırlıktan büyük olduğu anlaşılır ($F_k > G$).
Bu durum cismin özkütlesinin sıvıdan küçük olduğunu ($d_c < d_s$) gösterir. İp kesildiğinde net kuvvet yukarı yönlü olacağından cisim yukarı doğru ivmelenerek sıvı yüzeyine çıkar ve bir kısmı dışarıda kalacak şekilde yüzer.
Doğru Cevap: B
Soru 7 • Gazların Kaldırma Kuvveti (Açık Hava)
Henüz Yanıtlanmadı
Helyum gazı ile dolu esnek bir çocuk balonu iple yere bağlanarak açık havada dengelenmiştir.
Hava sıcaklığının ve dış basıncın sabit olduğu kabul edilirse, ip kesildiğinde yukarı doğru yükselen esnek balon için aşağıdakilerden hangisi yanlıştır?
Çözüm:
Balon yukarılara çıktıkça dışarıdaki açık hava basıncı ($P_0$) azalır. Esnek balonlarda iç basınç dış basınca eşit olduğu için balon genleşerek hacmini büyütür.
Havanın uyguladığı kaldırma kuvveti $F_k = V_{balon} \cdot d_{hava} \cdot g$ şeklindedir. Balonun hacmi ($V_{balon}$) büyüdüğü için kaldırma kuvveti azalmaz, aksine artar. C seçeneğindeki ifade yanlıştır.
Doğru Cevap: C
Soru 8 • Kayık ve İçindeki Cisim (Sıvı Yüksekliği)
Henüz Yanıtlanmadı
Su dolu bir havuzda yüzen bir kayığın içinde özkütlesi sudan büyük olan bir taş bulunmaktadır. Taş kayıktan alınıp doğrudan suya atılıyor ve kabın tabanına batıyor.
Bu işlem sonucunda havuzdaki su yüksekliği ($h$) nasıl değişir?
Çözüm:
• Taş kayığın içindeyken: Taş ve kayık birlikte yüzdüğü için taş kendi **ağırlığı kadar** suyu yer değiştirir (kaldırma kuvveti = ağırlık).
• Taş suya atılıp battığında: Taş battığı için kendi **hacmi kadar** suyu yer değiştirir. Taşın özkütlesi sudan büyük olduğundan ($d_{taş} > d_{su}$), taşın hacimsel değeri ağırlıksal değerine göre suyu daha az yükseltir.
Sonuç olarak taş suya atılıp tabana battığında yer değiştiren toplam sıvı miktarı azalır ve havuzdaki su seviyesi ($h$) azalır.
Doğru Cevap: B
Soru 9 • Sıcaklık Değişiminin Kaldırma Kuvvetine Etkisi
Henüz Yanıtlanmadı
Camdan yapılmış kapalı bir kap içerisinde $20^\circ\text{C}$'deki sıvı içinde askıda duran genleşmesi önemsiz katı bir $M$ cismi bulunmaktadır.
Sistem ısıtılarak sıvının sıcaklığı $60^\circ\text{C}$'ye çıkarılırsa (sıvının genleştiği kabul ediliyor) $M$ cisminin yeni denge durumu ne olur?
Çözüm:
• Sıcaklık arttıkça sıvılar genleşir ve sıvının özkütlesi azalır ($d_{sıvı}' < d_{sıvı}$).
• Cismin genleşmesi önemsiz olduğu için kütlesi ve hacmi sabit kalır, dolayısıyla özkütlesi ($d_M$) değişmez.
Başlangıçta $d_M = d_{sıvı}$ iken ısıtma sonrası $d_M > d_{sıvı}'$ hale gelir. Özkütlesi sıvıdan büyük hale gelen cisim kabın tabanına doğru batar.
Doğru Cevap: B
Soru 10 • Basınç Farkından Doğan Kaldırma Kuvveti
Henüz Yanıtlanmadı
Bir sıvı içerisine tamamen batırılmış dikdörtgenler prizması şeklindeki bir cisme etki eden kaldırma kuvvetinin fiziksel kaynağı (kökeni) aşağıdakilerden hangisidir?
Çözüm:
Sıvı içerisindeki bir cismin alt yüzeyinin derinliği, üst yüzeyinin derinliğinden daha fazladır. Sıvı basıncı derinlikle arttığı için cismin alt yüzeyine uygulanan yukarı yönlü basınç kuvveti ($F_{alt}$), üst yüzeyine uygulanan aşağı yönlü basınç kuvvetinden ($F_{üst}$) daha büyüktür.
İşte bu basınç kuvvetleri arasındaki fark ($\Delta F = F_{alt} - F_{üst}$) cisme etki eden kaldırma kuvvetini ($F_k$) oluşturur.