Basınç ve Kaldırma Kuvveti

Sıvıların kaldırma kuvveti ve Arşimet ilkesiyle ilgili fiziksel durumları inceleyen bir öğrenci, homojen cisimlerin sıvı içindeki denge durumları ile bu durumlara ait özkütle ve kuvvet ilişkilerini eşleştirmek istemektedir. Buna göre, sol sütunda verilen denge durumlarını, sağ sütundaki en uygun fiziksel açıklamalarla eşleştiriniz.

Bir kap içerisindeki sıvıya bırakılan üç cismin denge durumları şekildeki gibidir. Buna göre, görselde numaralandırılmış cisimlerin denge durumlarını sağ sütundaki doğru fiziksel özelliklerle eşleştiriniz.

Düşey kesiti şekilde verilen su cenderesinde, kesit alanları sırasıyla $S$ ve $3S$ olan sızdırmaz, sürtünmesiz ve kütleleri önemsiz pistonlar, üzerlerindeki $X$ ve $Y$ cisimleriyle dengededir. Bu durumda sol koldaki pistonun altındaki sıvı seviyesi, sağ koldaki pistonun altındaki sıvı seviyesinden $h$ kadar yukarıdadır. Cenderedeki sıvının özkütlesi $d$, yer çekimi ivmesi $g$ olup sıvı sıcaklığı sabittir.

Pistonların kap dışına taşmadığı ve kap tabanına değmediği bilindiğine göre;

I. Sıvının sıcaklığını artırmak (Sıvının genleşme katsayısı katılarınkinden çok büyüktür.)
II. Pistonların yerlerini, üzerlerindeki cisimlerle birlikte birbiriyle değiştirmek
III. Her iki pistonun üzerine de eşit kütleli birer cisim eklemek

işlemlerinden hangileri tek başına yapılırsa sıvı seviyeleri arasındaki fark ($h$) kesinlikle artar?

Düşey kesiti şekildeki gibi olan su dolu kap, yatay bir baskül üzerine konulmuştur. Suda çözünmeyen katı bir $K$ cismi, esnemeyen bir iple dinamometreye bağlanarak su içerisine daldırıldığında, tamamı su içinde kalacak şekilde dengede duruyor. Bu durumda dinamometrenin gösterdiği değer sıfırdan farklıdır.

Buna göre; $K$ cismi, su ve kap ile ilgili;

I. Dinamometrenin gösterdiği değer, $K$ cisminin havadaki ağırlığından daha küçüktür.
II. $K$ cismi suya daldırıldığında baskülün gösterdiği değerdeki artış miktarı, $K$ cismine etki eden kaldırma kuvvetinin büyüklüğüne eşittir.
III. $K$ cismini dinamometreye bağlayan ip kesilip cisim kap tabanına çökerek yeniden denge sağlandığında, baskülün gösterdiği değer ip kesilmeden önceki duruma göre artar.

yargılarından hangileri doğrudur?

Yatay bir masa üzerinde durmakta olan homojen ve dikdörtgenler prizması şeklindeki katı bir cisim, düşey doğrultuda tam ortasından kesilerek iki eşit parçaya bölünüyor. Bu parçalardan biri masanın üzerinden alınıyor.

Buna göre, masada kalan parçanın masaya uyguladığı basınç ($P$) ve basınç kuvveti ($F$) ilk duruma göre nasıl değişir?

Yatay bir zemin üzerinde iki ayağı üzerinde durmakta olan bir öğrencinin yere uyguladığı basınç $P$, yere uyguladığı toplam basınç kuvveti ise $F$'dir. Bu öğrenci, tek ayağını yukarı kaldırarak tek ayağı üzerinde durmaya başladığında yere uyguladığı basınç ve basınç kuvveti ilk durumuna göre nasıl değişir?

Bir sıvı içerisinde yüzen katı bir cisme uygulanan bazı işlemler sol sütunda, bu işlemler sonucunda cismin batan hacmi ($V_b$) ve cisme etki eden kaldırma kuvvetinin ($F_k$) büy��klüğündeki değişimler ise sağ sütunda verilmiştir. Buna göre, sol sütundaki işlemleri sağ sütundaki doğru sonuçlarla eşleştiriniz.

Düşey kesiti şekilde verilen, tabanları birleşik kap sisteminde (su cenderesi) kesit alanları sırasıyla $S$, $2S$ ve $3S$ olan sızdırmaz, sürtünmesiz ve ağırlıkları önemsiz pistonlar üzerlerine konulan $K$, $L$ ve $M$ cisimleriyle aynı yatay seviyede dengede durmaktadır.

Buna göre; $K$, $L$ ve $M$ cisimlerinin ağırlıklarını ($G_K$, $G_L$, $G_M$) en küçükten en büyüğe doğru sıralayınız.

Açık hava basıncının $P_0$ olduğu bir ortamda yapılan Torricelli deneyinde, düşey duran cam borudaki cıva yüksekliği $h$ olarak ölçülmektedir.

Buna göre, cıva yüksekliği olan $h$ niceliği;

I. kullanılan cam borunun kesit alanı ($S$),
II. deneyin yapıldığı yerin deniz seviyesinden yüksekliği,
III. borudaki sıvının özkütlesi ($d$)

özelliklerinden hangilerine bağlıdır?

Deniz seviyesinde ve $0^\circ\text{C}$ sıcaklıkta yapılan bir Torricelli deneyinde, cam borudaki düşey cıva yüksekliği $h$ olarak ölçülmektedir. Borunun üst kısmında boşluk bulunmaktadır.

Buna göre, deneyi gerçekleştiren bir ö��renci;
I. Daha geniş kesitli bir cam boru kullanmak,
II. Cam boruyu düşey doğrultuyla açı yapacak şekilde biraz eğmek,
III. Deneyi deniz seviyesinden daha yüksek bir dağın zirvesinde tekrarlamak

işlemlerinden hangilerini tek başına yaptığında ölçülen düşey cıva yüksekliği ($h$) değişir?

Düşey kesiti şekildeki gibi olan, homojen ve $G$ ağırlıklı kesik koni biçimindeki katı bir cismin üst yüzey alanı $S$, alt yüzey alanı ise $3S$'dir. Cisim yatay bir masa üzerine konulduktan sonra, üst yüzeyine düşey doğrultuda aşağıya doğru $F$ büyüklüğünde bir kuvvet uygulanıyor.

Buna göre;

I. Masaya etki eden toplam basınç kuvveti $G+F$ büyüklüğündedir.
II. Cismin üst yüzeyinde oluşan basınç, masaya uygulanan basınçtan her zaman büyüktür.
III. $F = \frac{G}{2}$ olduğunda, cismin üst yüzeyindeki basınç ile masaya uygulanan basınç birbirine eşit olur.

yargılarından hangileri doğrudur?

Yatay kesiti şekildeki gibi değişken olan bir borudan sabit debiyle tek yönlü akan ideal bir sıvının geçtiği üç farklı bölgenin kesit alanları sırasıyla $3S$, $S$ ve $2S$ olarak verilmiştir. Buna göre, sıvının borunun bu bölgelerindeki akışkan basınçlarını ($P_{\text{I}}$, $P_{\text{II}}$, $P_{\text{III}}$) en büyükten en küçüğe doğru sıralayınız.

Türdeş bir sıvı içerisinde dengede duran $K$, $L$ ve $M$ cisimlerinin sıvıya batan hacimleri birbirine eşittir. $K$ cismi yüzmekte, $L$ cismi askıda durmakta ve $M$ cismi ise kabın tabanına oturmuş (batmış) durumdadır. Buna göre; sıvı tarafından $K$, $L$ ve $M$ cisimlerine uygulanan kaldırma kuvvetlerinin büyüklükleri ($F_K$, $F_L$ ve $F_M$) arasındaki ilişki aşağıdakilerden hangisinde doğru verilmiştir?

Bir diş hekimi muayenehanesinde bulunan hidrolik koltuk sisteminde, kesit alanları s��rasıyla $S$ ve $4S$ olan sızdırmaz, sürtünmesiz pistonlar kullanılmıştır. Küçük piston üzerine uygulanan düşey aşağı yönlü kuvvet yardımıyla, büyük piston üzerindeki koltukta oturan bir hasta yukarı kaldırılmaktadır. Koltuk ve hastanın toplam kütlesi $120\text{ kg}$'dır. Sistem dengedeyken küçük piston, büyük pistondan $50\text{ cm}$ daha aşağıda bulunmaktadır. Sistemde kullanılan hidrolik yağın özkütlesi $0,8\text{ g/cm}^3$, yer çekimi ivmesi $g = 10\text{ m/s}^2$ ve küçük pistonun kesit alanı $S = 20\text{ cm}^2$ olduğuna göre, koltuğu bu konumda dengede tutabilmek i��in küçük pistona uygulanması gereken düşey kuvvet kaç $\text{N}$ büyüklüğünde olmalıdır?

Hava sıcaklığının sabit olduğu bir günde, deniz seviyesinde yan yana kurulan iki farklı barometreden birincisinin cam borusunun üst kısmında vakum (boşluk), ikincisinin cam borusunun üst kısmında ise bir miktar ideal gaz bulunmaktadır. Borulardaki cıva yükseklikleri sırasıyla $h_1$ ve $h_2$ olarak ölçülmektedir.

Daha sonra her iki barometre de sıcaklıkları değiştirilmeden deniz seviyesinden daha yüksek bir yere götürülerek yeniden dengeye gelmeleri sağlanıyor.

Buna göre;
I. Her iki barometredeki cıva yüksekliği de azalır.
II. İkinci barometrenin borusunda sıkışan gazın basıncı azalır.
III. Birinci barometredeki cıva yüksekliğindeki azalma miktarı, ikinci barometredekinden daha fazla olur ($\Delta h_1 > \Delta h_2$).

yargılarından hangileri doğrudur?

Taşıma düzeyine kadar su ile dolu olan bir taşırma kabına, suda çözünmeyen ve su yüzeyinde yüzecek şekilde dengede kalan bir $K$ cismi yavaşça bırakılıyor.

Buna göre;

I. Taşırma kabının toplam kütlesi değişmez.
II. Kaptan taşan suun ağırlığı, $K$ cismine etki eden kaldırma kuvvetine eşittir.
III. $K$ cisminin ağırlığı, taşan suyun ağırlığından büyüktür.

yargılarından hangileri doğrudur?

Hacmi $V$ olan helyum gazı dolu bir uçan balon, özkütlesi $d_{\text{hava}}$ olan durgun hava içerisinde serbest bırakıldığında yukarı doğru hızlanarak yükselmektedir. Yer çekimi ivmesi $g$ olduğuna göre, yükselmekte olan bu balona havanın uyguladığı kaldırma kuvvetinin yönü ve büyüklüğü ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Düşey kesiti şekildeki gibi olan yatay bir borunun farklı kesit alanlarına sahip $X$, $Y$ ve $Z$ bölgelerinden ok yönünde sabit debili hava akımı geçmektedir. Bu bölgelere bağlanan özdeş düşey kılcal boruların alt uçları, açık havaya açık ve içinde aynı cins sıvı bulunan özdeş kaplara daldırılmıştır.

Hava akımı sırasında kılcal borulardaki sıvıların yükselme miktarları sırasıyla $h_X$, $h_Y$ ve $h_Z$ olmaktadır.

Borunun kesit alanları arasında $A_X > A_Z > A_Y$ ilişkisi olduğuna göre;

I. Kılcal borulardaki sıvı yükseklikleri arasında $h_Y > h_Z > h_X$ ilişkisi vardır.
II. Akışkanın borunun farklı bölgelerindeki akış süratleri arasında $v_Y > v_Z > v_X$ ilişkisi vardır.
III. Akışkanın borunun iç çeperlerine uyguladığı statik basınçlar arasında $P_X > P_Z > P_Y$ ilişkisi vardır.

yargılarından hangileri doğrudur?

Ağırlığı $G$, taban alanı $S$ olan homojen $K$ prizması ile ağırlığı $2G$, taban alanı $2S$ olan homojen $L$ prizması yatay bir zemin üzerinde üst üste konulmuştur. Sistem Şekil I'de $L$ cismi altta, Şekil II'de ise $K$ cismi altta olacak şekilde dengelenmiştir.

Buna göre, sistem Şekil I'deki durumdan Şekil II'deki duruma getirildiğinde zemine uygulanan toplam basınç ($P$) ve toplam basınç kuvveti ($F$) nasıl değişir?

Birbirine karışmayan $d$ ve $3d$ özkütleli sıvılar bir kapta şekildeki gibi dengededir. Özkütlesi $2d$ olan katı bir cisim bu sıvılar içinde kendi hâlinde bırakıldığında, hacminin bir kısmı $d$ özkütleli sıvıda, kalan kısmı ise $3d$ özkütleli sıvıda olacak şekilde dengede kalıyor.

Buna göre, kaba sadece $d$ özkütleli sıvı ile karışabilen ve özkütlesi $1,5d$ olan bir sıvı eklenip homojen bir karışım oluşturulduğunda;