[b]KATILARDA BASINÇ[/b]
Birim yüzeye etki eden dik kuvvete basınç denir. Katı haldeki cisimler ağırlıklarından dolayı üzerinde bulundukları yüzeylere kuvvet uygular ve bu kuvvetebasınç adı verilir.
Katılarda basınçla ilgili bazı özellikler:
Katılarda basınç kuvveti cismin ağırlığına eşittir.
Katılarda basınç cismin ağırlığına ve cismin temas yüzeyine bağlıdır.
Katılarda basınç cismin ağırlığı ile doğru orantılı iken, temas yüzeyi ile ters orantılıdır. ( cismin ağırlığı artınca yüzeye uyguladı basınç artarken, temas yüzeyi artınca yüzeye uyguladığı basınç ise azalır )
Katılarda basınçla ilgili örnekler:
Sivri topuklu ayakkabı giyen bir kişi, normal tabanlı ayakkabı giyen kişiye göre zemine daha çok batar. Çünkü sivri topuklu giyen kişinin zemine uyguladığı basınç daha fazladır.
Tek ayağı üzerinde duran bir kişi iki ayağı üzerinde durmaya başlarsa zemine yaptığı basınç azalır. Çünkü zemine temas ettiği yüzey artmıştır.
Bir ördek ile bir tavuk koşmak şartı ile karda yarış yapsalardı; bu yarışı ördek kazanırdı. Çünkü ördeğin ayakları perdeli olduğu için zemine az basınç yapar, karda batmaz ve daha hızlı koşar.
Trenlerde fazla miktarda tekerlek kullanılır. Çünkü tekerlek sayısının artması trenin zemine yaptığı basıncı azaltır ve trenin raylara zarar vermesine önler.
Büyük vücutlu fil ve gergedan gibi hayvanların ayak tabanları geniştir. Çünkü bu genişlik sayesinde bu hayvanların zemine yaptığı basınç azalır ve kumda toprakta daha rahat yürürler.
[b]Sıvıların Kaldırma Kuvveti - Arşimet Prensibi [/b]
Arşimet (M.Ö. 287, Sicilya - M.Ö. 212 Sicilya), Yunan matematikçi, fizikçi, astronom, filozof ve mühendis. Bir hamamda yıkanırken bulduğu iddia edilen suyun kaldırma kuvveti bilime en çok bilinen katkısıdır. Bu kuvvet cismin batan hacmi, içinde bulunduğu sıvının yoğunluğu veyerçekimi ivmesinin çarpımına eşittir. Ayrıca, pek çok matematik tarihçisine göre integral hesabın kaynağı da Arşimet'tir.
Roma generali Marcellus, Sirakuza'yı kuşattığında, Arşimet mühendisin yapmış olduğu silahlar nedeniyle şehri almakta çok zorlanmıştı. Bunların çoğu mekanik düzeneklerdi ve bazı bilimsel kurallardan ilham alınarak tasarlanmıştı. Örneğin, makaralar yardımıyla çok ağır taşlar burçlara kadar çıkarılıyor ve mancınıklarla çok uzaklara fırlatılıyordu. Hatta Arşimet'in aynalar kullanmak suretiyle Roma donanmasını yaktığı da rivayet edilmektedir. Ancak bütün bunlara karşın M.Ö. 212 yılında Romalılar Sirakuza'yı zapt ettiler ve şehrin diğer ileri gelenleriyle birlikte Arşimet'i de öldürdüler.
Kum Sayıcı çalışmasına göre; "bu sırada Arşimet kum üzerine çizdiği çemberlerle hesaplar yapmaktadır. Elinde boynuna vurulmak üzere kaldırılan bir kılıçla yaklaşan romalı askere aldırmaz bile. Başını hesaplarından kaldırmadan "çemberlerime dokunma" der. Arşimet'in kesik başı çemberlerin arasına düşer."
Arşimet hem bir fizikçi, hem bir matematikçi, hem de bir filozoftur. Gençliğinde bir süre İskenderiye'de bulunmuş, burada Eratosthenes ile arkadaş olmuş ve daha sonra da onunla mektuplaşmıştır. Arşimet'in mekanik alanında yapmış olduğu buluşlar arasında bileşik makaralar, sonsuz vidalar, hidrolik vidalar ve yakan aynalar sayılabilir. Bunlara ilişkin eserler vermemiş, ancak matematiğin geometri alanına, fiziğinstatik ve hidrostatik alanlarına önemli katkılarda bulunan pek çok eser bırakmıştır.
Geometriye yapmış olduğu en önemli katkılardan birisi, bir kürenin yüzölçümünün 4πr2 ve hacminin ise 4/3 πr3 eşit olduğunu kanıtlamasıdır. Bir dairenin alanının, tabanı bu dairenin çevresine ve yüksekliği ise yarıçapına eşit bir üçgenin alanına eşit olduğunu kanıtlayarak pi değerinin3 +l/7 ve 3 +10/71 arasında bulunduğunu göstermiştir.başka bir değişle bu formulleri suyun hacim kullanma esnasında alabileceği özkütleçapıdır...
Arşimet'in en parlak matematik başarılarından biri de, eğri yüzeylerin alanlarını bulmak için bazı yöntemler geliştirmesidir. Bir parabolkesmesini dörtgenleştirirken sonsuz küçükler hesabına yaklaşmıştır. Sonsuz küçükler hesabı, bir alana tasavvur edilebilecek en küçük parçadan daha da küçük bir parçayı matematiksel olarak ekleyebilmektir. Bu hesabın çok büyük bir tarihi değeri vardır. Sonradan modern matematiğin gelişmesinin temelini oluşturmuş, Newton ve Leibniz'in bulduğu diferansiyel denklemler ve integral hesap için iyi bir temel oluşturmuştur.
Arşimets parabolün Dörtgenleştirilmesi adlı kitabında, tüketme metodu ile bir parabol kesmesinin alanının, aynı tabana ve yüksekliğe sahip bir üçgenin alanının 4/3'üne eşit olduğunu ispatlamıştır.
İlk defa denge prensiplerini ortaya koyan bilim adamı da Arşimet'tir. Bu prensiplerden bazıları şunlardır:
Eşit kollara asılmış eşit ağırlıklar dengede kalır.
Eşit olmayan ağırlıklar eşit olmayan kollarda aşağıdaki koşul sağlandığında dengede kalırlar: f1 · a = f2 · b
Bu çalışmalarına dayanarak söylediği "Bana bir dayanak noktası verin Dünya'yı yerinden oynatayım." sözü yüzyıllardan beri dillerden düşmemiştir.
Arşimet, kendi adıyla tanınan sıvıların dengesi kanununu da bulmuştur. Söylendiğine göre, bir gün Kral II Hieron yaptırmış olduğu altın tacın içine kuyumcunun gümüş karıştırdığından kuşkulanmış ve bu sorunun çözümünü Arşimet'e havale etmiş. Bir hayli düşünmüş olmasına rağmen sorunu bir türlü çözemeyen Arşimet, yıkanmak için bir hamama gittiğinde, hamam havuzunun içindeyken ağırlığının azaldığını hissetmiş ve "evreka, evreka" diyerek hamamdan fırlamış. Arşimet'in bulduğu şey; su içine daldırılan bir cismin taşırdığı suyun ağırlığı kadar ağırlığını kaybetmesi ve taç için verilen altının taşırdığı su ile tacın taşırdığı su mukayese edilerek sorunun çözülebilmesi idi.
Arşimet'in bu kanunu doğada tesadüflere yer olmadığını, her zaman aynı koşullarda aynı sonuçlara ulaşılacağını göstermiştir. Arşimet, 23 yüzyıl önce, modern bilimsel yöntem anlayışına çok yakın bir anlayışla, bugün de geçerli olan statik ve hidrostatik kanunlarını bulmuş ve bu katkılarıyla bilim tarihinin en büyük üç kahramanından biri olmaya hak kazanmıştır.
Sıvı içinde bulunan bir cisim sıvı tarafından yukarıya doğru itilir. Bu itme kuvveti, sıvının kaldırma kuvveti olup cismin sıvı içinde kapladığı hacim kadar hacimdeki sıvının ağırlığıdır.
Sıvıların Kaldırma Kuvvetinin Kullanıldığı Yerler: (alıntıdır)
Arşimet prensibi,cisimlerin kendi ağırlıklarının bulunmasında kullanılır.
Parmaklarımızı bitiştirip içi su dolu bir kaba batıralım.Elimizi aşağıdan yukarıya doğru iten bir kuvvet hissederiz.Denizde yüzerken de bizi suyun yüzeyine iten bir kuvvet vardır.Çok büyük kütleli ve boyutlu gemiler bile suda Arşimet prensibi sayesinde yüzerler.Bütün bu örnekler bizlere,sıvıların bir kaldırma kuvveti olduğunu gösterir.Bu kaldırma kuvvetinin kullanıldığı alanlar ise oldukça fazladır.
İnsanların yiyecek ihtiyacından tutun da,turistik faaliyetler için bile şu anda suyun kaldırma kuvvetinden yararlanılmaktadır:
Bazı bölgelerde bulunan baraj gölleri,balık bakımından zengindirler.Kayık,kaldırma kuvvetinden yararlanılarak yapılmış olduğu için kayık kullanan bir kısım balıkçılar hem geçimlerini sağlamak hem de insanların besin ihitiyacını karşılamak için bu yola başvurular.Yine aynı şekilde, kaldırma kuvvetinden yararlanılarak yapılan bir spor da raftingdir.Her yıl binlerce turist ülkemize gelerek bu sporla ilgilenirler.Turistlerin bu konudaki ilgi alanları bununla sınırlı kalmaz.
Günümüzün yaygın sporlarından Jet-Ski,Sörf,Yelkenli ; turistlerin ilgi odağı olmuştur.
Kaldırma kuvvetini kullanıldığı bir diğer alan ise taşımacılıktır.Kıbrıs'ın bir ada olması bakımından oraya yapılan gezilerde su yolu kullanılmaktadır.
Ülkemizde bulunan Keban Gölü'nde bile iki köy arasında gidip gelmek için kayıkla veya sallar ile ulaşım gerçekleşir.
Her gün binlerce İstanbullu öğrenci Anadolu ve Avrupa yakasına varabilmek,okullarına ulaşabilmek için(köprü olmasına rağmen)ucuz ve rahat olduğu için deniz yolunu tercih etmektedirler.
Toprakları deniz kıyısında bulunan ülkeler için su ve su yolları savunma bakımından büyük önem taşır. Kaldırma kuvveti ile su üzerinde durabilen binlerce tonluk savaş gemileri yapılarak ülkeler arası güvenlik sağlanır.
Osmanlı Devleti zamanında bir çok devlet sıcak denizlere açılıp ticaret yapmak istemişlerdir.Bunun için de su yolunu kullanmışlar, dolayısıyla da suyun kaldırma kuvvetinden yararlanmışlardır.Bu şekilde ticaretlerini geliştirerek dünyanın sayılı ülkeleri haline gelmek istemişlerdir.İşte Arşimet'in bulduğu kaldırma kuvvetinden birçok devlet belki de bu prensibi bilmeden ondan yararlanmışlardır.
Sonuç olarak;suyun böyle bir özelliğinin farkında olmasaydık hayat bizim için belki de çok zor olacaktı. Unutmayalım ki,şu anda yüzüp,denizde seyahat ediyorsak, bunlarArşimet'in sayesinde olmuştur.Bu yüzden bu bilim adamının kıymetini bilmeli,prenisibini en iyi şekilde kullanarak onu geliştirmeye çalışmalıyız.
[b]Yoğunluk ( Özkütle ) [/b]
Maddeler için ayırt edici özelliklerden bir tanesidir. Her maddenin özkütlesi birbirinden farklıdır. Tanım olarak ise maddenin birim hacmindeki kütlesineyoğunluk veya özkütle denir.
Daha basit bir ifade ile anlatmak gerekirse, maddelerden birer litre alındığında yani herbirinden aynı hacimde alındığında kütleleri ölçülürse herbiri için farklı bir değer çıkar. İşte bu değere o maddenin yoğunluğu denir. Bir maddenin yoğunluğunu veya özkütlesini hesaplamak için maddenin kütlesinin hacmine bölünmesi gerekir.
Kütle madde miktarı demek iken, hacim o maddenin kapladığı alan anlamına gelir.Bu nedenle hacim şekil ile alakalıdır.O şekilin ya da maddenin içerisinin ne ne ölçüde kütle ile dolduğu ise yoğunluğu ifade eder. Bir başka deyişle, yoğunluk birim hacimdeki madde miktarıdır.Birim hacimde ne kadar çok madde varsa o madde o kadar yoğundur.Tam tersine bir maddenin kütlesi az olup hacmi yani kapladığı alan arttıkça o maddenin yoğunluğu o kadar azalır. Formül vermeyi sevmem ama bir formül ile ifade edilecek olursa;
[img width=533 height=255]http://www.uyanangenclik.com/gallery/530_02_04_14_2_56_19.png[/img]
Katı ve sıvı maddelerin sıcaklıkları sabit kalmak şartıyla kütle ve hacim oranları sabittir. Bu sabit değerde o maddenin özkütlesine eşittir.
Şimdi yoğunluğun ya da bir başka deyişle özkütlenin ne demek olduğunu daha iyi anlamışızdır. Yoğunluğu fazla olana cisimler birim hacme göre daha ağır olduklarından sıvı içerisinde yoğunluğu küçük olan maddelere göre daha çok batarlar.
1- Bir maddeye sıvı içerisinde yukarı yönlü bir kuvvet uygulanır.Bu kuvvete kaldırma kuvveti denir.
2- Kaldırma kuvveti cismin sıvı içerisinde daha hafif görünmesine neden olur.
3- Bir cisim dengede ise cisme uygulanan kaldırma kuvveti cismin kendi ağırlığına eşittir.
4- Bir cisim battığı hacim kadar sıvı taşırır ve taşan sıvının ağırlığı daima kaldırma kuvvetine eşittir.
5- Yüzen ve askıda kalan cisimler dengede olduklarından, taşırdıkları sıvı hem kaldırma kuvvetlerini hemde ağırlıklarını verir.
6- Bir maddenin kütlesini hacmine oranladığımızda yoğunluğunu buluruz.Yoğunluk ise maddeler için ayırt edici bir özelliktir.
|
0 Yanıt
6587 Gösterim