8. Sınıf Katı Basıncı Konu Anlatımı

Merhaba Sevgili Öğrenciler!

Bugün sizlerle birlikte 8. sınıf Fen Bilimleri müfredatının en temel konularından biri olan ‘Katı Basıncı’ konusunu ele alacağız. Bu konuda, katı cisimlerin nasıl bir basınç uyguladığını ve bu basıncın günlük hayatımızdaki etkilerini öğreneceğiz. Basınç kavramı, formülleri ve bu formüllerin gerçek dünyada nasıl karşımıza çıktığı üzerinde duracağız. Hazırsanız, katı basıncının sırlarını keşfetmeye başlayalım!

Bu bölümde basınç konusuna giriş yapıyoruz arkadaşlar. Basınç konusunu 3 ana başlık ile inceleyeceğiz.

Katı Basıncı

Sıvı Basıncı

Açık Hava (Gaz Basıncı)

ilk başlığımız katı basıncı konu anlatımı olacak. Bu konu anlatımı youtube üzerinden izlemek isterseniz aşağıya videoyu bırakıyorum. Kanalımıza abone olmayı bildirimleri açmayı ve videoyu beğenmeyi unutmayın. 🙂

Katı Basıncına Giriş

3 tane örnek olayla konu anlatımına başlayalım.

İlkinde LGS sınavı bitmiş artık plaja gitmişsiniz ve kumsalın keyfini çıkartırken ayak izlerinizin derinliği dikkatinizi çekti. Daha sonra ilginç bir şey oldu ve plaja tatlı ve sevimli bir pembe fil geldi. Sonra pembe fil sizinle beraber sahilde yürürken filin ayak izi derinliği ile sizin ayak izi derinliğinizin aynı olduğunu gördünüz. Bunun sebebini düşünmeye başladınız.

Fil o kadar ağır olmasına rağmen siz de file göre hafif olmanıza rağmen neden filin ayak izi derinliği ile sizin ayak izi derinliğiniz aynıdır? Düşünelim.

İkinci örnek olay ise karda yürüyen iki kadın düşünün ikisi de aynı kiloya sahip fakat biri diyor ki ben her havada topuklu ayakkabı giyerim bu beni ilgilendirmez. Diğeri ise karlı havalarda bot giyilmelidir.

Peki bu iki kadından hangisi karlı yolda daha fazla kara batar sebebi nedir?

Üçüncü örnek olay ise bir deney ile ilgili. Aşağıda verilen iki tane deney düzeneği var iki deney düzeneğinde de balon çivilere doğru aynı kuvvet ile bastırılıyor.

Peki hangi düzenekteki balon patlar hangi düzenekteki balon patlamaz. Bunun nedeni nedir?

Bu soruları katı basıncı açısından düşünüp tartıştıktan sonra konu anlatımına geçelim.

Katı Basıncı Nedir?

Birim temas yüzey alanına etki eden dik kuvvete katı basıncı denir.

Tanımdan da anlaşılacağı üzere katı basıncı iki tane değişkene bağlıdır. Bunlar

  1. Ağırlık (Kuvvet)
  2. Temas Yüzey Alanı

Bu iki değişken katı basıncını oluşturan temel bileşenlerdir.

Basıncı anlamak için şu örneği verelim:

Elimizde bir zemin üzerinde duran tuğla olsun bu tuğlanın temas yüzey alanı temine temas eden yüzeyidir. Şekilde de görüldüğü gibi temas yüzey alanı aşağıda verilmiştir.

Bu tuğlanın ağırlığı 84 Newton olsun.

Temas Yüzey alanı da 84 cm2 olsun.

Basınç tanımımız neydi hatırlayalım.

Birim temas yüzey alanına etki eden dik kuvvete katı basıncı denir.

84 cm2‘lik temas yüzeyine sahip olan tuğlanın her 1 cm2‘si BİRİM TEMAS YÜZEY ALANIDIR. Yani aşağıdaki şekilde gösterilmiş her bir kare birim temas yüzey alanını verir.

Basınç ise bu tuğlanın ağırlığının (84 Newton’un) temas yüzey alanına dağılmış ve birim temas yüzey alanına etki eden halini ifade eder.

Yani 84 Newtonluk ağırlık 84 tane 1cm2‘lik alana dağılarak her 1 cm2 başına 1 Newtonluk kuvvet düşer. İşte bu tuğlanın katı basıncıdır.

Bunu iyi anlamadıysanız bir kutu örneği ile devam edelim.

Elimizde 100 N ağırlığında bir kutu olsun. Ve bu kutunun temas yüzey alanı 100 cm2 olsun. Şekilde de görüldüğü gibi.

Temas yüzey alanı 100 cm2‘lik kutunun birim temas yüzey alanı 1 cm2‘dir.

Basıncı bulabilmek için kutunun 1 cm2‘sine ne kadar kuvvet etki edeceğini bulmamız gerekir. Yani basıncı bulabilmek için cismin ağırlığını cismin temas yüzey alanına bölmemiz yeterlidir. Çünkü 1cm2 başına düşen kuvveti bulabilmek için matematikte de bu hesaplama yapılır.

Buradan bulduğumuz sonuç 1 N/cm2‘dir. Yani kutunun katı basıncı 1 N/cm2 diyebiliriz.

Kutunun ağırlığı 200 N temas yüzey alanı 100 cm2 olsaydı bu sefer 200 N/100cm2 = 2 N/cm2 bulacaktık.

Yani sonuç olarak:

Katı basıncı Kuvvet’in (Ağırlık) / Temas Yüzey alanına bölünmesi ile bulunur.

Birimi N/cm2 veya Pascaldır.

Pascal’ın kısaltması Pa olarak gösterilir.

Basınç sembolü olarak P harfi ile gösterilir.

Basıncı Etkileyen Değişkenler:

Basıncı etkileyen iki tane değişken vardır. Bunlar:,

  1. Ağırlık (Kuvvet)
  2. Temas Yüzey Alanı

Peki bu değişkenlerin değişmesi katı basıncını nasıl etkiler bunu inceleyelim arkadaşlar.

Ağırlık (Kuvvet) – Katı Basıncı İlişkisi:

Öncelikle kuvvet ve ağırlık kavramlarının ne demek olduğunu hatırlayalım.

Kuvvet cisimlere çeşitli etkileri olan bir kavramdır. Cisimlerin şeklini değiştirebilir, cisimleri ittirmeye çekmeye veya şekil vermeye yarayan bir etkidir diyebiliriz.

Kuvvet F harfi ile gösterilir birimi Newton (N)’dur.

Ağırlık da bir kuvvettir. Kütlemize uygulanan yerçekimi kuvveti ağırlıktır. Birimi Newton (N)’dur.

Örneğin masada oturan bir kızın kütlesi 50 kg ise kız masaya doğru yerin merkezine doğru 500 N’luk kuvvet uygular.

Bunu anlamak için öncelikle bir deney yapalım. İki tane özdeş tuğlayı sünger üzerine bırakalım ve iki tuğla da aynı miktarda batacaktır süngerlere.

Burada şunu unutmamak lazım:

Kütle ve ağırlık birbirinden farklı kavramlardır.

Kütle madde miktarı iken ağırlık ise kütlemize etki eden yerçekimi kuvvetidir.

Kütle kg, g gibi birimlere sahiptir. Ağırlığın birimi ise Newton’dur.

Yukarıdaki kızın

Kütlesi 50 kg

Ağırlığı 500 Newton’dur. Dünya’daki ortalama ağırlığı bulabilmek için kütlemizi 10 ile çarpmak yeterlidir.

Şimdi gelelim ağırlık ve katı basıncı ilişkisine bunu anlamak için bir deney yapalım.

Daha sonra 1. düzeneğe bir tuğla daha ekleyelim.

1. Düzenekteki tuğlalar süngere daha fazla batacaktır.

Peki hangi düzenekteki tuğlaların ağırlığı daha fazladır?

Tabiki de 1. düzenekteki tuğlaların ağırlığı daha fazladır.

İki düzenekte temas yüzey alanları aynı mıdır farklı mıdır?

İki düzenekte de bir tuğlanın yüzeyi süngere temas etmektedir. Yani iki düzenekte de temas yüzey alanları eşittir diyebilir.

Sonuç olarak ne diyebiliriz?

Tuğla sayısı arttıkça yani ağırlık arttıkça tuğlaların süngere batma miktarı yani basınç artacaktır.

Ağırlık (Kuvvet) ile basınç doğru orantılıdır.

Ağırlık arttıkça basınç da artar fakat burada temas yüzey alanının sabit tutulduğunu unutmuyoruz.

Hatta bu deneyde farklı değişkenler ekleyelim.

Tuğla sayısını arttırırsak yine kuvvet yani ağırlığı arttırdığımız ve temas yüzey alanını sabit tuttuğumuz için BASINÇ ARTAR.

Tuğlalara yukarıdan kuvvet uygularsak yine toplam kuvveti arttırdığımız ve temas yüzey alanını sabit tuttuğumuz için BASINÇ ARTAR.

Yine ağırlık ile katı basıncı arasındaki ilişkiyi anlamak için başka bir deney yapalım.

Elimde bir beton blok var 1. durumda olduğu gibi duruyor. Daha sonra ben bu beton blokun içini deldim ve bir silindir parça çıkardım. 2. Durumdaki hale getirdim beton bloku.

Peki bu durumlardan hangisinde basınç daha fazla olur? Neden?

Tabiki de 1. durumda beton blokun ağırlığı daha fazladır. 2. durumda beton blokun içerisinden bir parça çıkardığım için ağırlığı azalmıştır.

Fakat her iki durumda da temas yüzey alanları eşittir.

Bu sebeple ağırlığı daha fazla olan beton blok masaya daha fazla basınç uygular.

Peki bu çıkardığım silindir parçayı yeniden beton blok üzerine koyarsam ve 3. durumu oluşturursam, 1. ve 3. durumlar arasındaki basınçların karşılaştırması nasıl olur?

Tabiki de her iki durumda da ağırlıklar yeniden eşit olmayacak mı? Ağırlıklar her iki durumda da eşit olacak arkadaşlar. Çünkü beton blokun içerisinden çıkardığım silindir parçayı yeniden beton blokun üzerine koydum.

İki durumda da temas yüzey alanları eşittir. Hem ağırlıklar hemde temas yüzey alanları eşit olduğu için iki durumda da basınçlar eşit olacaktır.

Temas Yüzey Alanı – Basınç Arasındaki İlişki

Temas yüzey alanını daha önce öğrenmiştik. Şimdi ise temas yüzey alanı ile basınç arasındaki ilişkiyi anlamak için bir deney yapalım.

Elimizde bir damanaca olsun damacanayı hepimiz biliyoruz zaten.

Damacananın ağırlığı 100 N

Kapak temas yüzey alanı 5 cm2

Alt temas yüzey alanı 20 cm2 olsun.

Bu damacanayı kum zemin üzerinde aşağıdaki gibi farklı pozisyonlarda koyalım.

İlk olarak 20 cm2‘lik temas yüzey alanı üzerine koyalım ve damacananın kumda oluşturduğu derinliği inceleyelim.

Daha sonra damacananın 5cm2‘lik yüzey alanını kum zemine gelecek şekilde koyalım. Kumda oluşturduğu derinliği inceleyelim.

İki durumda damacananın kumda oluşturduğu derinlikleri incelediğimizde 2. durumda daha fazla battığını gördük. Peki bunun sebebi ne olabilir?

Her iki durumda da damacananın ağırlığı 100 N. İkinci durumda temas yüzey alanı daha az olduğu için 100 N’luk kuvvet daha küçük bir alana etki etti ve basınç daha fazla oldu. Bu sebeple damacana kuma daha fazla battı.

Her iki durumdaki basınçları hesaplamak için basınç formülümüzü kullanalım ve sayısal verilerle beraber gözlemlerimizi doğrulayalım.

  1. Durumda

Temas yüzey alanı geniş olduğu için basınç 5 N/cm2 bulduk. Yani her 1cm2 başına 5 N’luk kuvvet etki ettiğini gördük.

2. Durumda ise

Temas yüzey alanı dar olduğu için basıncı 20 N/cm2 bulduk. Yani her 1cm2 başına 20 N’luk kuvvet etki ettiğini gördük.

Sonuç olarak şunu söyleyebiliriz.

Temas Yüzey Alanı AZALDIKÇA, BASINÇ ARTAR

Temas Yüzey Alanı ARTTIKÇA, BASINÇ AZALIR.

Yani basınç ile temas yüzey alanı arasında ters orantı vardır.

Bunun için farklı örnekler verelim.

Dersin başında bir balon deneyi yapmıştık bu balon deneyinde 1. düzenekte birçok çividen oluşan bir düzenek kullandık. 2. düzenekte ise tek çividen oluşan bir düzenek kullandık. Her iki düzenekte de balonları aynı kuvvet ile çivilere doğru bastırdık.

Bunun sonucunda hangi balon patlar? diye sormuştuk.

Tabiki de temas yüzey alanı daha küçük olan 2. düzenekteki balon patlar. Bunun sebebi ise temas yüzey alanı daha az olduğu için uygulanan 50 N’luk kuvvet daha fazla basınç oluşturur.

1. düzenekteki 50 N’luk kuvvet geniş bir alana yayılacak ve basınç daha az olacaktır. Fakat 2. düzenekteki 50 N’luk kuvvet daha dar bir alana odaklanacak ve basınç daha fazla olacağı için balon patlar.

Yine dersin başında karlı yolda aynı kütle ve ağırlıktaki topuklu ayakkabı giyen kadın ile bot giyen kadından bahsetmiştik. Bu kadınlardan hangisi daha fazla kara batar diye sorduk?

Topuklu ayakkabının temas yüzey alanı daha az olduğu için topuklu ayakkabı giyen kadın kara daha fazla batar fakat bot giyen kadının temas yüzey alanı daha fazla olduğu için kara daha az batar diyebiliriz.

Kadınların ikisi de 500 N ağırlığına sahip olduğu için karda topuklu ayakkabı giyen kadının uyguladığı kuvvet dar bir alana odaklanacak fakat karda bot giyen kadının 500 N ağırlığı daha geniş bir alana yayılacaktır.

Gündelik Hayattaki Katı Basıncı Uygulamaları

Gündelik hayatta katı basıncından iki şekilde yararlanırız. Bazı durumlarda katı basıncının artmasını isteriz bazı durumlarda ise katı basıncının azalmasını isteriz. İşte bu başlıkta bunları inceleyeceğiz arkadaşlar.

Katı Basıncını Arttırmaya Yönelik Örnekler:

Genellikle temas yüzey alanı azaltılarak basıncın artması sağlanır. Temas yüzey alanı ile basınç arasındaki ters orantıdan faydalanılır.

Bıcağın sivri ucunda temas yüzey alanı küçük olduğu için basınç daha fazladır. Bu sayede besinleri kolaylıklar kesebiliriz.

İğne, çivi ve raptiye gibi araç gereçlerin sivri ucunu daha kolay batırırız. Çünkü temas yüzey alanları küçük olduğu için küçük kuvvet ile fazla basınç elde edebiliriz.

Futbolcuların giydiği dişli ayakkabılar normal ayakkabılara göre daha az yüzey alanına sahiptir. Kramponlardaki dişler yüzey alanını küçülterek basıncı arttırır ve futbolcuların zemine daha fazla basınç uygulayarak kaymalarını engeller.

Zincir takılmış tekerleklerdeki mantık da futbolcuların dişli ayakkabılarına benzer. Zincirler lastiğin temas yüzey alanını azaltır ve kara daha fazla basınç uygulayıp arabanın yola daha iyi tutunmasını sağlar.

İş makinelerinin kepçeleri tırtıklı ve sivri uçludur bu temas yüzey alanını azaltarak basıncı arttırır ve iş makinelerinin daha kolay kazı yapmalarını sağlar.

Yırtıcı kuşların gaga ve pençeleri sivridir bu hem bulundukları ortamda temas yüzey alanını arttırarak daha fazla basınç uygulamalarını sağlar. Bu basınç artışı hem avlanmalarına hem de tutundukları dallara daha da dengede durmalarını sağlar.

Katı Basıncını Azaltmaya Yönelik Örnekler:

Genellikle temas yüzey alanı arttırılarak basıncın azalması sağlanır. Temas yüzey alanı ile basınç arasındaki ters orantıdan faydalanılır.

Kutup ayısı, deve, fil gibi hayvanların ayak tabanları geniştir. Temas yüzey alanları geniş olduğu için basınçlarını azaltarak zemine batmalarını engeller daha kolay hareket etmelerini sağlar.

Ördek gibi hayvanların ayakları perdelidir bu ayak tabanlarının genişliğini arttırır temas yüzey alanını arttırarak basıncı azaltır.

İş makinelerinde tekerlek yerine paletler kullanılır bu paletler temas yüzey alanını arttırarak basıncı azaltır. İş makinelerinin çamur alanlara batmalarını engeller ve daha kolay hareket etmelerini sağlar.

Traktörlerin arka tekerleri daha geniştir. Bu genişlik temas yüzey alanını arttırarak basıncı azaltır. Traktörlerin tarlada batmalarını önler ve daha kolay hareket etmelerini sağlar.

Kamyon ve tırların tekerlek sayıları hem fazladır hem de tekerlekleri normal araçlara göre daha geniştir. Bu temas yüzey alanını arttırarak yollara uygulanan basıncı azaltır. Yolların bozulması önlenir ve araçların daha kolay hareket etmelerini sağlar.

Trenler tonluk araçlardır ve ağırdır bu sebeple birçok tekerleri vardır. Amaç teker sayısını arttırıp basıncı azaltmaktır. Teker sayısı arttıkça temas yüzey alanı artar ve basınç azaltılır. Raylara etkisi azaltılarak zararı da en aza indirilir.

Sorular ve diğer etkinlikler yükleniyor…

Yükleniyor…

Tebrikler konu anlatımını bitirdin. Şimdi sıra çalışma kağıtlarını çözmede. Aşağıdaki başlıklara tıklayarak çalışma kağıtlarına ulaşabilirsin.

8. Sınıf Katı Basıncına Giriş Çalışma Kağıdı

8. Sınıf Katı Basıncı Çalışma Kağıdı – 1

8. Sınıf Katı Basıncı Çalışma Kağıdı – 2

Bir yanıt yazın

E-posta adresiniz yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir