Fizik Kütle ve Ağırlık Ders Notları Fizik Kütle ve Ağırlık Ders Notları Konu Anlatımı Liseler Fizik Kütle ve Ağırlık Ders Notları Fizik Kütle ve Ağırlık Ders Notları Örnek Çözümleri
KÜTLE
Kütle değişmeyen madde miktarıdır.
Eşit kollu terazi ile ölçülür.
Skaler bir büyüklüktür.
Birimi Kg dır.
Değeri uzayın her noktasında aynıdır. Değişmez.
AĞIRLIK
Ağırlık, bir maddenin kütlesine etki eden yer çekimi kuvvetidir.
Dinamometre ile ölçülür.
Vektörel bir büyüklüktür.
Birimi Newton dur.
Çekim alan şiddetine bağlı bir büyüklük olduğu için alan şiddetinin değiştiği yerlerde ağırlıkta buna göre değişir.
Uzayın farklı noktalarında farklı bir değer alır.
Pazardan 3 Kg domates tarttırdığınızda, domatesin kütlesini ölçtüğünüzü unutmayın. "Bu çuval çok ağır! Kaç kilo bu?" sorusu mantıklı bir soru değildir. Çünkü çuvalın ağırlığı merak edildiği halde, kütlesi soruluyor. Eğer ağırlığı merak ediliyorsa "kaç Newton" olduğu sorulmalı.
Yine bu örneğe ilave olarak halen ilköğretim birinci kademede okutulan matematik kitaplarının bazılarında örnek problemlerde şu şekilde sorularla karşılaşabiliyoruz; " Ali'nin ağırlığı 40 kg ,babasının ağırlığı Ali'nin ağırlığının 2 katından 5 kg fazla ise Ali'nin ağırlığı ile babasının ağırlığının toplamı kaç kg'dır?"
Bu örneklerde verilen sorular sıkça karşılaştığımız kütle konusunda yapılan yanlışlıklardandır.
Kütle ile ağırlık arasında;
m: Cismin kütlesi,
g: Yerin çekim alanı,
G: Cismin ağırlığı olmak üzere,
G = m.g
ilişkisi vardır. Buna göre yeryüzünde bir cismin ağırlığı kütlesinin "g" katıdır.
Konu ile ilgili birimler tablosuBüyüklükBirimiAdıSembolüAdıSembolüKütlemKilogramKg</SPAN>Yer çekimi ivmesigMetre/saniyekarem/s2</SPAN>AğırlıkGNewtonN</SPAN>Yerin Çekim Alanı (yer çekimi ivmesi) : Hava sürtünmesi göz ardı edilirse, "yere doğru düşmekte olan bir cismin ivmesidir" denebilir. Problemlerde yer çekimi ivmesi her ne kadar sabit bir sayı olarak verilse de aslında yerin merkezinden olan uzaklığa göre değişir. Diğer bir anlatımla; yer çekimi ivmesi yerin merkezine yaklaşıldıkça büyür, yerin merkezinden uzaklaştıkça küçülür. Öyle ki; kutuplardaki değeri ile ekvator civarındaki değeri arasında 0,05 m/s2 'lik bir fark vardır.
Bu arada yer çekimi ivmesinin değeri İstanbul'da 9,80 m/s2 Ankara'da 9,79 m/s2 Diyarbakır'da 9,78 m/s2 Güneye doğru değerin azaldığını fark ettiniz mi? (Sizce bunun nedeni nedir?) Ağrı Dağı eteğinde uçan güvercin olsanız kendinizi "hafif" hisseder misiniz?
Eğer siz, bulunduğunuz yerdeki yer çekimi ivmesini hesaplamak istiyorsanız, bir cisim alın. Önce terazi ile kütlesini ölçün. Sonra dinamometre ile ağırlığını... Ağırlığı kütleye bölün. Bulacağınız sayı, bulunduğunuz yerdeki yer çekimi ivmesinin değeridir. g = G/m yani.Kütlenin Ölçülmesi
Her ne kadar günümüzde sadece müzelerde rastlayabileceğimiz bir kütle ölçme aracı olsa da, kütle eşit kollu terazi ile ölçülür. Eşit kollu terazi: İki ucunda birer kefe (terazi gözü) bulunan, ortasından bir destek üzerine oturtulmuş bir çubuk ile çubuğun sağ ve sol kolu üzerinde birer binicisi (sürücüsü) , gelişmiş versiyonlarında destek üzerine monte edilmiş ölçekli bir tablası ve denge durumunda terazi ile destek noktasının birleştiği noktadan desteğe paralel doğrultuda sarkan bir göstergesi bulunan, maddelerin kütlesini ölçmeye yarayan bir düzenektir. Sağdaki resimde bir eşit kollu terazi görülmektedir.
Terazinin duyarlılığı: Bir terazinin kaç grama duyarlı olduğu, ( bu terazi ile ölçülebilecek en küçük kütle değerinin kaç gram olduğu ) binicinin kütlesi, bir kolun bölme sayısına bölünerek bulunur. binicisinin kütlesi m gram ve bir kolu n eşit bölmeye ayrılmış bir terazinin duyarlılığı m/n dir.
Örnek: Binicisinin kütlesi 1 gram olan eşit kollu bir terazinin sağ kolu üzerinde 20 eşit bölme bulunduğuna göre bu terazinin duyarlılığı kaç gramdır?
Çözüm:
m: binicinin kütlesi,
n: bölme sayısı olmak üzere;
duyarlılık = m/n dir.
O halde bu terazinin duyarlılığı=1/20 =0,05 gramdır.
Yani bu terazi ile gramın 100 'de 5 'ine duyarlı ölçümler yapılabilir.
Eşit kollu terazi ile bir cismin kütlesini ölçmek için, cisim bir kefeye, değeri bilinen kütleler diğer kefeye konur. Binici yardımıyla denge sağlanır. Dengedeki bir terazinin sol kefesinde bulunan kütleler toplamı, sağ kefesinde bulunan kütleler toplamına eşittir.
Örnek: Binicisinin kütlesi 1 gram olan şekildeki eşit kollu terazi dengede olduğuna göre elmanın kütlesi kaç gramdır?
Çözüm: Terazi dengede olduğuna göre elmanın kütlesi, sol kefede bulunan 250 g ile 4. bölmede bulunan binicinin sağ tarafa bindirdiği kütlenin toplamı kadar olmalıdır. Buna göre elmanın kütlesine m dersek:
(Burada 4, binincinin bulunduğu bölme, 1/10 ise terazinin duyarlılığıdır.)
m=250+0,4 ve m=250,4 gram bulunur.
Örnek: Şekildeki eşit kollu teraziler her iki durumda dengede olduğuna göre X kütlesi Z kütlesinin kaç katıdır?
Çözüm:Terazilerin denge durumundan
2X = 3Y ve Y = 4Z eşitlikleri yazılır.
Birinci eşitlikteki Y yerine 4Z yazılır. 2X = 3.(4Z) ve 2X = 12Z bulunur ve eşitliğin her tarafı 2 ile sadeleştirilirse, X = 6Z olduğu bulunur.