Elektirik - Elektronik Fiziksel Büyüklüklerin Ölçülmesi T.C. MİLLÎ EĞİTİM BAKANLIĞI MEGEP (MESLEKÎ EĞİTİM VE ÖĞRETİM SİSTEMİNİN GÜÇLENDİRİLMESİ PROJESİ) ELEKTRİK ELEKTRONİK TEKNOLOJİSİ FİZİKSEL BÜYÜKLÜKLERİN ÖLÇÜLMESİ ANKARA 2007 Milli Eğitim Bakanlığı tarafından geliştirilen modüller; • Talim ve Terbiye Kurulu Başkanlığının 02.06.2006 tarih ve 269 sayılı Kararı ile onaylanan, Mesleki ve Teknik Eğ itim Okul ve Kurumlarında kademeli olarak yaygınlaştırılan 42 alan ve 192 dala ait çerçeve öğretim programlarında amaçlanan mesleki yeterlikleri kazandırmaya yönelik geliştirilmiş öğ retim materyalleridir (Ders Notlarıdır). • Modüller, bireylere mesleki yeterlik kazandırmak ve bireysel öğ renmeye rehberlik etmek amacıyla öğ renme materyali olarak hazırlanmış, denenmek ve geliştirilmek üzere Mesleki ve Teknik Eğ itim Okul ve Kurumlarında uygulanmaya başlanmıştır. • Modüller teknolojik gelişmelere paralel olarak, amaçlanan yeterliği kazandırmak koşulu ile eğ itim öğ retim sı rasında geliştirilebilir ve yapılması önerilen değişiklikler Bakanlıkta ilgili birime bildirilir. • Örgün ve yaygın eğ itim kurumları, iş letmeler ve kendi kendine mesleki yeterlik kazanmak isteyen bireyler modüllere internet üzerinden ulaşılabilirler. • Basılmış modüller, eğitim kurumlarında öğrencilere ücretsiz olarak dağıtılır. • Modüller hiçbir şekilde ticari amaçla kullanılamaz ve ücret karşılığında satılamaz. i AÇIKLAMALAR................................................................................................................v GİRİŞ ..................................................................................................................................1 ÖĞRENME FAALİYETİ-1.................................................................................................3 1. UZUNLUK ÖLÇME........................................................................................................3 1.1. Uzunluğun Tanımı ....................................................................................................3 1.2. Uzunluk Birimleri.....................................................................................................4 1.3. Diğer Uzunluk Birimleri............................................................................................4 1.4. Uzunluk Birimlerinin Birbirine Dönüşümü................................................................5 1.5. Uzunluk Birimleri Ast ve Üst Katları.........................................................................5 1.6. Uzunluk Ölçü Aletleri...............................................................................................6 UYGULAMA FAALİYETİ.............................................................................................8 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME...................................................................................9 ÖĞRENME FAALİYETİ-2...............................................................................................10 2. AĞIRLIK ÖLÇME........................................................................................................10 2.1. Ağırlığın Tanımı .....................................................................................................10 2.2. Ağırlık Birimleri.....................................................................................................10 2.3. Ağırlık Birimlerinin Birbirine Dönüşümü................................................................11 2.4. Ağırlık Ölçü Aletleri...............................................................................................11 2.5. Kantar (Terazi, Baskül) Sistemlerinin Kullanımı ve Çeşitleri...................................11 UYGULAMA FAALİYETİ...........................................................................................13 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME.................................................................................14 ÖĞRENME FAALİYETİ-3...............................................................................................15 3. ALAN HESABI YAPMAK............................................................................................15 3.1. Alan........................................................................................................................15 3.2. Alan Birimleri.........................................................................................................15 3.3. Alan Birimlerinin Birbirine Dönüştürülmesi............................................................16 3.4. Alan Hesapları ........................................................................................................17 3.4.1. Karenin Alanı...................................................................................................17 3.4.2. Dikdörtgenin Alanı...........................................................................................18 3.4.3. Üçgenin Alanı..................................................................................................18 3.4.4. Yamuğun Alanı................................................................................................19 3.4.5. Dairenin Alanı..................................................................................................19 3.4.6. Kürenin Alanı ..................................................................................................20 3.4.7. Küpün Alanı ....................................................................................................20 3.4.8. Silindirin Alanı ................................................................................................21 3.4.9. Alan Ölçümünün Gerçekleştirilmesi.................................................................21 UYGULAMA FAALİYETİ...........................................................................................22 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME.................................................................................23 ÖĞRENME FAALİYETİ-4...............................................................................................24 4. HACİM ÖLÇMEK.........................................................................................................24 4.1. Hacim.....................................................................................................................24 4.2. Hacim Birimleri......................................................................................................24 4.3. Hacim Birimlerinin Birbirine Dönüşümü.................................................................26 4.4. Hacim Hesapları......................................................................................................28 4.4.1. Kürenin Hacmi.................................................................................................28 4.4.2. Küpün Hacmi...................................................................................................28 4.4.3. Prizmanın Hacmi.............................................................................................29 İÇİNDEKİLER ii 4.4.4. Silindirin Hacmi...............................................................................................29 4.4.5. Düzgün Olmayan Hacimlerin Ölçülmesi...........................................................29 UYGULAMA FAALİYETİ...........................................................................................31 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME.................................................................................32 ÖĞRENME FAALİYETİ-5...............................................................................................33 5. SIVI (AKIŞKAN) ÖLÇÜMÜ.........................................................................................33 5.1. Akışkanın Tanımı....................................................................................................33 5.2. Akışkanların Özellikleri..........................................................................................33 5.3. Yoğunluğun Tanımı ................................................................................................34 5.4. Özgül Ağırlığın Tanımı ...........................................................................................34 5.5. Viskozitenin (Akıcılık) Tanımı................................................................................34 5.6. Basıncın Tanımı......................................................................................................35 5.7. Basınç Birimleri......................................................................................................35 5.8. Basınç Birimlerinin Birbirine Dönüşümü.................................................................35 5.9. Manometre Kullanarak Akışkanların Basıncını Ölçme.............................................36 5.10. Bourdan (Borulu Basınç Göstergesi) Kullanarak Akışkanların Basıncını Ölçme....39 5.11. Farklı Tipte Akış Ölçerler Kullanarak Sıvıların Akışkanlık Derecelerinin Ölçülmesi ......................................................................................................................................40 UYGULAMA FAALİYETİ...........................................................................................41 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME.................................................................................42 ÖĞRENME FAALİYETİ-6...............................................................................................43 6. SICAKLIK ÖLÇME......................................................................................................43 6.1. Sıcaklığın Tanımı....................................................................................................43 6.2. Sıcaklık Birimleri....................................................................................................44 6.3. Sıcaklık Birimlerinin Birbirine Dönüşümü...............................................................45 6.4. Termometre Çeşitleri...............................................................................................45 6.5. Termometrelerin Kullanımı.....................................................................................46 6.6. Kullanılacak Ortama En Uygun Termometrenin Seçimi...........................................47 UYGULAMA FAALİYETİ...........................................................................................49 PERFORMANS DEĞERLENDİRME...........................................................................50 ÖĞRENME FAALİYETİ-7...............................................................................................51 7. EĞİM HESABI YAPMAK............................................................................................51 7.1. Eğim.......................................................................................................................51 7.2. Bir Eğimin Açısının Ölçülmesi................................................................................52 7.3. Eğimin Hesaplanması..............................................................................................53 7.4. Su Terazisi Kullanımı..............................................................................................54 UYGULAMA FAALİYETİ...........................................................................................55 PERFORMANS DEĞERLENDİRME...........................................................................56 ÖĞRENME FAALİYETİ-8...............................................................................................57 8. İŞ, ENERJİ VE GÜÇ ÖLÇÜMÜ....................................................................................57 8.1. İşin Tanımı..............................................................................................................57 8.2. İşin Birimleri...........................................................................................................59 8.2.1. Elektriksel İfadeyle İş.......................................................................................59 8.3. Güç.........................................................................................................................62 8.4. Güç Birimleri..........................................................................................................63 8.4.1. Elektrik Gücü ve Birimi...................................................................................63 8.5. Diğer Güç Birimleri................................................................................................65 8.6. Enerji......................................................................................................................66 iii 8.7. Enerji Birimleri.......................................................................................................67 8.7.1. Enerji Çeşitleri.................................................................................................67 8.8. İş, Güç ve Enerji Problemleri...................................................................................70 UYGULAMA FAALİYETİ...........................................................................................72 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME.................................................................................73 ÖĞRENME FAALİYETİ-9...............................................................................................74 9. KESİT VE ÇAP ÖLÇMEK............................................................................................74 9.1. Kesitin Tanımı ........................................................................................................74 9.2. Çapın Tanımı ..........................................................................................................74 9.3. Çapın Hesaplanması................................................................................................75 9.4. Kesit ve Çap Ölçü Aletleri.......................................................................................75 9.5. Kumpas Kullanımı ..................................................................................................75 9.5.1. Analog Kumpas Kullanımı...............................................................................76 9.5.2. Elektronik Kumpaslar......................................................................................77 9.6. Mikrometre Kullanımı.............................................................................................78 9.6.1. Mikrometre Kullanımında Dikkat Edilecek Hususlar........................................81 UYGULAMA FAALİYETİ...........................................................................................82 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME.................................................................................84 ÖĞRENME FAALİYETİ-10.............................................................................................85 10. HIZ VE DEVİR ÖLÇMEK..........................................................................................85 10.1. Hızın Tanımı.........................................................................................................85 10.2. Hız Birimleri.........................................................................................................85 10.3. Hız Birimlerinin Birbirine Dönüşümü....................................................................86 10.4. Hız Ölçü Aletleri...................................................................................................87 10.5. Hız Ölçü Aletlerinin Kullanımı..............................................................................87 10.6. Devirin Tanımı......................................................................................................88 10.7. Devir Birimleri......................................................................................................88 10.8. Devir Birimlerinin Birbirine Dönüşümü................................................................88 10.9. Devir Ölçü Aletleri................................................................................................88 10.9.1. Tako-Jeneratörler...........................................................................................89 10.9.2. Darbeli (Palsli) Turmetre................................................................................89 10.9.3. Stroboskoplar.................................................................................................90 10.9.4. Kademeli (mekanik) Takometreler.................................................................90 10.10. Devir Ölçü Aletlerinin Kullanımı.........................................................................90 UYGULAMA FAALİYETİ...........................................................................................92 PERFORMANS DEĞERLENDİRME...........................................................................93 ÖĞRENME FAALİYETİ-11.............................................................................................94 11. IŞIK SEVİYESİ ÖLÇÜMÜ..........................................................................................94 11.1. Işığın Tanımı.........................................................................................................94 11.2. Işık Birimleri.........................................................................................................95 11.2.1. Aydınlanmayı Etkileyen ve Bunun Neticesinde Ortaya Çıkan Birimler...........96 11.3. Işık Seviye Ölçü Aletleri.......................................................................................97 11.4. Işık Seviye Ölçü Aletinin Kullanımı ......................................................................97 11.4.1. Aletin Çalışması.............................................................................................97 UYGULAMA FAALİYETİ...........................................................................................99 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME...............................................................................100 ÖĞRENME FAALİYETİ-12...........................................................................................101 12. SES SEVİYESİ ÖLÇMEK.........................................................................................101 iv 12.1. Ses......................................................................................................................101 12.2. Sesin Fiziksel Özellikleri.....................................................................................102 11.2.1. Ses Şiddeti ( yoğunluk)................................................................................102 11.2.2. Ses Şiddeti Seviyesi.....................................................................................102 11.2.3. Ses Basıncı...................................................................................................102 11.2.4. Ses Basınç Seviyesi ( Akustik Güç Seviyesi)................................................102 12.3. Ses Seviye Birimleri............................................................................................102 12.4. Ses Seviye Ölçü Aletleri......................................................................................103 12.5. Ses Seviye Ölçü Aletinin Kullanımı.....................................................................104 UYGULAMA FAALİYETİ.........................................................................................105 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME...............................................................................106 MODÜL DEĞERLENDİRME.........................................................................................107 CEVAP ANAHTARLARI...............................................................................................111 KAYNAKLAR................................................................................................................116 v AÇIKLAMALAR KOD 522EE0015 ALAN Elektrik Elektronik Teknolojisi DAL/MESLEK Alan Ortak MODÜLÜN ADI Fiziksel Büyüklüklerin Ölçülmesi MODÜLÜN TANIMI Fiziksel büyüklüklerin tanımları, bu büyüklüklerin birimlerini ve bu büyüklüklerin birimlerinin birbirlerine dönüştürülmesi, fiziksel büyüklükleri ölçen ölçü aletleri konularını içeren öğrenme materyalidir. SÜRE 40/32 ÖN KOŞUL Ön koşul yoktur. YETERLİK Fiziksel büyüklükleri doğru olarak ölçmek. MODÜLÜN AMACI Genel Amaç Gerekli ortam sağlandığında fiziksel büyüklükleri ilgili ölçü aletleri ile ölçebilecek, hesaplayabilecek, birimleri birbirine dönüştürebilecek, birimlerin ast ve üst katlarına dönüşümünü yapabileceksiniz. Amaçlar 1. Herhangi bir uzunluğu, ilgili ölçü aletlerini kullanarak doğru ölçebilecek; diğer uzunluk birimlerine dönüştürebileceksiniz. Ast ve üst katlarına çevirme işlemini yapabileceksiniz. 2. Herhangi bir ağırlığı, ilgili ölçü aletlerini kullanarak hatasız ölçebilecek; diğer ağırlık birimlerine dönüştürebileceksiniz. Ast ve üst katlarına çevirme işlemini yapabileceksiniz. 3. Herhangi bir yüzeyi, cismi ilgili ölçü aletlerini kullanarak hatasız ölçebilecek; bu değerler ile hesaplamaları yapabileceksiniz. Diğer alan birimlerine dönüştürebilecek, ast ve üst katlarına çevirme işlemini yapabileceksiniz. 4. Herhangi bir cismin hacmini ilgili ölçü aletlerini kullanarak hatasız ölçebilecek bu değerler ile hesaplamaları yapabileceksiniz. Diğer hacim birimlerine dönüştürebilecek, ast ve üst katlarına çevirme işlemini yapabileceksiniz. 5. Herhangi bir sıvını n basıncını, viskozitesini (akışkanlığını) ilgili ölçü aletlerini kullanarak hatasız ölçebilecek diğer basınç ve viskozite birimlerine dönüştürebileceksiniz. Ast ve üst katlarına çevirme işlemini yapabileceksiniz. 6. Herhangi bir ortamın veya cismin sı caklığını ilgili ölçü aletlerini kullanarak hatasız ölçebilecek diğer s ı caklık birimlerine dönüştürebileceksiniz. Ast ve üst katlarına çevirme iş lemini yapabileceksiniz. Termometre çeşitlerini AÇIKLAMALAR vi bilecek ve kullanabileceksiniz. Kullanılacak yere en uygun termometreyi seçebileceksiniz. 7. Herhangi bir eğ imi, ilgili ölçü aletlerini kullanarak hatasız ölçebilecek; hesaplayabilecek diğer açı birimlerine dönüştürebileceksiniz. Ast ve üst katlarına çevirme işlemini yapabileceksiniz. 8. Herhangi bir fiziki hareketin ilgili ölçü aletlerini kullanarak enerjisini, gücünü ve yapılan işi doğru olarak ölçebilecek ve hesaplayabileceksiniz. Bu değerleri diğer birimlerine dönüştürebileceksiniz. Ast ve üst katlarına çevirme işlemini yapabileceksiniz. 9. Herhangi bir kesiti, çapı; ilgili ölçü aletlerini kullanarak hatasız ölçebilecek, hesaplayabilecek ve diğer kesit, çap birimlerine dönüştürebileceksiniz. Ast ve üst katlarına çevirme işlemini yapabileceksiniz. 10. Herhangi bir ekipmanın, cihazın, makinenin hı z ve devrini ilgili ölçü aletlerini kullanarak doğru olarak ölçebilecek diğer hız ve devir birimlerine dönüştürebileceksiniz. Ast ve üst katlarına çevirme işlemini yapabileceksiniz. 11. Herhangi bir ortamdaki ışık seviyesini ilgili ölçü aletlerini kullanarak hatasız ölçebilecek diğer ışık miktarı birimlerine dönüştürebileceksiniz. Ast ve üst katlarına çevirme işlemini yapabileceksiniz. 12. Herhangi bir ortamdaki ses miktarını ilgili ölçü aletlerini kullanarak hatasız ölçebileceksiniz. Ses seviye birimlerini bileceksiniz. EĞİTİM ÖĞRETİM ORTAMLARI VE DONANIMLARI ORTAM Sınıf, ölçme laboratuarı, kütüphane, internet, ev vb. yerlerde kendi kendinize veya gruplar halinde çalışabileceksiniz. DONANIM Laboratuarınızda bilgisayar, projeksiyon makinesi, tarayıcı, yazıcı, çeşitli metreler, terazi, baskül, termometreler, manometreler, e ğ im ölçer, wattmetre ve değişik elektrik sayaçları, mikrometre ve kumpaslar, takometreler, lüksmetreler, desibelmetrelerle ölçüm yapacaksınız. ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME Modülün içeriğinde yer alan her sayfada ve her öğrenme faaliyetinden sonra verilen ölçme sorularını çizerek, kendinizi değerlendireceksiniz. Öğretmeniniz, öğ renim faaliyeti sonunda sizlere ölçme aracı uygulayarak sizin uygulamalarla kazandığınız bilgi ve becerileri ölçerek değerlendirecektir. 1 GİRİŞ Sevgili Öğrenci, Dünyada üretilen her nesne insanın belirlediği ölçüler neticesinde ortaya çı kmıştır. Eğer bu ölçülendirmeler gelişigüzel şekilde yapılsaydı hayatımızda kullandığımız her şey görüntü ve gürültü kirliliğinden başka bir işe yaramazdı. Siz, hayatınızın her alanında beş duyu organınızı kullanarak birçok ölçüm yaptınız. Ama gelişen ve değişen teknoloji insanların ölçüm stillerini değiştirmesi gerektiğini ortaya çıkarmıştır. Ve ortaya atılan, ispatlanan her ölçümün bir birimi, bir ölçü aleti olarak ortaya çıkmıştır. Bizlerin hayatını kolaylaştıran bu değerler bütününe fiziksel büyüklük diyoruz. Bu fiziksel büyüklükleri de şöyle sı ralayabiliriz: Uzunluk, a ğırlık, alan, hacim, akışkanlar, sıcaklık, eğim, iş, enerji, güç, kesit ve çap, hız ve devir, ışık ve ses vs. Bu modülde yukarıda isimlerini saydığımız fiziksel büyüklüklerin tanımlarını, her birinin birimlerini, bu birimlerin birbirine nasıl dönüştürüleceğini ve hangi büyüklüğü hangi ölçü aletini kullanarak ölçebileceğinizi öğreneceksiniz. Laboratuarda öğreneceğiniz bu fiziksel büyüklükleri ve ölçü aletlerini, seçtiğiniz dala bağlı olarak belirlediğiniz yerlere kablo döşeme, odanızın aydınlatmasını yapma, evinize veya iş yerinize klima takma, bir elektrik motorunu tamir etme, kullandığınız elektik sarfiyatını hesaplama, bir transformatörün tamirini yapma gibi daha pek çok yerde kullanmak zorunda kalacaksınız. Bahsettiğimiz bu ölçümler i ş inizin daha k ı sa zamanda ve daha doğru olarak yapılmasını sağlayacaktır. Bu modülü öğrenmek için gerekli dikkati ve özveriyi göstereceğinize eminiz. Başarılar… GİRİŞ 2 3 ÖĞRENME FAALİYETİ-1 Herhangi bir uzunluğu, ilgili ölçü aletlerini kullanarak doğru ölçebilecek; diğer uzunluk birimlerine dönüştürebileceksiniz. Ast ve üst katlarına çevirme i ş lemini yapabileceksiniz. Evinizde bulunan uzunluk ölçme aletlerini inceleyiniz. Eğer, birkaç çeşit ölçme aleti yoksa çevrenizden, iş yerlerinden bunları araştırınız. Aralarındaki farkları arkadaşlarınızla sınıfta tartışınız. 1. UZUNLUK ÖLÇME Önce “Ölçme nedir?” sorusuna cevap arayarak başlayalım. Ölçme kavramı, hayatımızda her an kullandığımız bir kavramdır. Sı nı fı mı zda iki arkadaşımızın boyunu karşılaştırmak da bir ölçme işlemidir. Biri diğerine göre daha uzun ya da daha kı sa gibi… Yaşadığız bir günde ister istemez ya da farkında olmadan birçok ölçme yapmaktayız Bu karşılaştırma bir ölçmeye dayanıyor. Biz bu ölçmeyi herhangi bir aletle değil, gözümüzle yaptık. Arkadaşlarımızın boylarının ne kadar olduğunu öğ renmek istersek bir araçla bunu gerçekleştirmeliyiz ki tam sonucu öğ renebilelim. Yoksa ölçümümüz göz kararı denilen tahmini bir sonuç olur. İşte, insanlar birçok büyüklüğü ya da herhangi bir nesneye ait değerleri öğrenmeyi merak etmişlerdir. Bunun için çeşitli ölçme araçları geliştirmiş ve her ölçtüğü büyüklüklere de bir ad vermiştir. 1.1. Uzunluğun Tanımı Bazı büyüklükleri tanımlamak zordur, fakat o büyüklükten bahsedilince hemen anlarız. Duyu organlarımızla bunları hissedebiliriz. Örnek: Masanın boyunu ölçmek istersek bununla ne tür bir büyüklük kastedildiği anlaşılır. İşte bu büyüklüğe uzunluk denir ya da bir elektrik tesisatçısından 5 metre kablo almak istersek ne tür bir fiziksel büyüklük olduğu ve ne ile ölçüleceği bilinir. Uzunluğu yine de tanımlamak istersek belirli iki nokta arasındaki mesafe ya da fark diyebiliriz. “Oturduğumuz sı ranın boyu 1 metredir” denildiğinde burada boy olarak kastedilen sıranın uzunluğudur. Fiziksel büyüklükleri ifade etmek için rakamlar kullanırız. “Bir kalem 1 YTL.” dendiğinde rakam kullandığımız gibi. Tabii ki burada rakamın yanında büyüklüğün cinsi, yani ne tür olduğunu ifade için birimler kullanılır. Şimdi, birim kavramı üzerinde duralım. AMAÇ ARAŞTIRMA ÖĞRENME FAALİYETİ–1 4 Kalem 1 YTL ise burada kalemin fiyatını öğrenmiş ve ayrıca fiyatın birim cinsinin de YTL olduğunu öğ renmiş olduk. Her büyüklüğün birimi farklıdır. Çünkü her fiziksel büyüklük bir nesnenin o özelliğini belirtir. Birimler insanların zamanla geliştirdiği ortak kabul edilmiş görüşlerle oluşmuştur. Eski çağlarda teknoloji gelişmediği için insanlar çevrelerinde gördüğü nesnelerden ya da kendi organlarından yararlanarak birimleri ve ölçü aletlerini geliştirmiştir. Örneğin; karış, arşın, kulaç, ayak, adım vs. 1.2. Uzunluk Birimleri Konumuz olan uzunluğun günümüzde kabul edilen birimi metredir. Metre uluslararası bir kuruluş olan Sisteme International d’Unites (SI); yani Uluslararası Birim Sistemi tarafından tanımlanmıştır. Bu uluslararası sistem Paris’te 1971 yı lı nda toplanan “Ölçü ve Ağırlık Konferansında” belirlenmiştir. Metre denildiğinde rakamsal değeri 1 olan metre anlaşılır. Metrenin yanında dünyada başka uzunluk birimleri de kullanılmaktadır. 1.3. Diğer Uzunluk Birimleri Dünyada farklı alanlar, farklı sektörler için başka uzunluk birimleri de kullanılmaktadır. Örnek: Denizciler deniz mili, karada çalışanlar kara mili, elektronik ve bilgisayar sektöründe inç gibi. Denizciler kendi aralarında deniz milini kullanır. Bilgisayar sektöründe bir monitörün büyüklüğü inçle ifade edilir. 17 inç monitör denildiğinde hangi monitör olduğu anlaşılır. Bunların her birinin metre karşılığı vardır. Yani birimler birbirine çevrilebilir. Aşağıdaki tabloda değişik uzunluk birimlerinin metre olarak karşılıkları yazılıdır. İnceleyiniz. Bölümde, aynı kişiler tarafından yürütülmesi sistemi giderek yaygınlaşmaktadır. UZUNLUK METRE KARŞILIĞI 1 inç 0,0254 metre 1 ayak 0,3048 metre 1 yarda 0,9144 metre 1 kara mili 1609 metre 1 deniz mili 1852 metre Tablo 1.1: Değişik uzunluk birimlerinin metre karşılıkları 5 1.4. Uzunluk Birimlerinin Birbirine Dönüşümü Bir uzunluk birimini başka bir uzunluk birimine çevirebiliriz. Örnek: İki şehrin arasının metre olarak uzunluğunu biliyorsak bu iki şehir arasını kara mili ile de hesaplayabiliriz. Samsun - Ankara arası 450 km ise bu iki şehir arasındaki mesafeyi, kara mili cinsinden hesaplamak için 450 km’yi bir kara mili olan 1609 metreye böleriz. SAMSUN ANKARA 450 km = 450.000 m /1609 m = 279,67 mil 55 ekran bir televizyonumuz varsa bu ekranın köşeden köşeye uzaklığı 55cm’ dir. İnç olarak karşılığını hesaplamak için ne yapmanız gerektiğini biliyorsunuz. 0,55 / 0,0254 = 21,65 inç bulunmuş olur. 1.5. Uzunluk Birimleri Ast ve Üst Katları 1 metre uzunluk, bazı mesafeler için kı sa bazı mesafeler için de büyük kalabilir. Bunun için uzunluğun alt birimleri ve üst birimlerini kullanırız. Alt birimlere ast kat, üst birimlere de üst kat diyoruz. Metrenin Ast Katları • Desimetre (dm): 1 metreyi 10 eş it parçaya böldüğümüzde ortaya çı kan her bir uzunluk bir desimetredir. 1 metrede 10 desimetre vardır. • Santimetre (cm):1 metreyi 100 eşit parçaya bölündüğünde ortaya çıkan uzunluktur. 1 m=100 cm’ dir. • Milimetre (mm): 1 metrenin 1000’de birine denir. 1m = 1000 mm’ dir. Milimetreden daha küçük birimler de vardır. Bu birimler elektronik, bilgisayar gibi alanlarda kullanılır. 1 metrenin 1 milyonda birine mikrometre (mm) , 1 milyarda birine nanometre (nm), 1 trilyonda birine pikometre (pm) denir. Metrenin Üst Katları • Dekametre (dam): 10 adet 1 metreden oluşan uzunluktur. 1 Dam=10 m. • Hektometre (hm): 100 adet 1 metreden oluşan uzunluktur. 1 hm=100 m. • Kilometre (Km): 1000 adet 1 metreden oluşan uzunluktur. 1 km.=1000 m’dir. 6 Buradan anlaşıldığına göre uzunluk birimleri 10’ar 10’ar büyüyor ve küçülüyor. Her bir birim kademesinde 10 ile çarpma ya da bölme yaparız. Birimleri birbirine çevirmek için yukarıdaki bir birime çevirmede bölme, aş a ğıdaki bir birime çevirmede çarpma iş lemi yapmak gerektiğini biliyorsunuz. Öyleyse birkaç alıştırma yapalım. ÖRNEK: 3 metre(m). kaç santimetre(cm)’dir? ÇÖZÜM: 1 metre 100 cm’dir. 3 metreyi hesaplamak için 100 ile 3 ü çarparız. 100x3=300 santimetredir. 3x100=300 cm bulunmuş olur. ÖRNEK: 2500 desimetre(dm) kaç metre(m)’dir? ÇÖZÜM: Bu defa yukarıdaki bir birime dönüştürmek istendiği için ve istenen birimle verilen birim arasında bir basamak olduğundan 2500’ü 10’a bölmek gerekir. Sonuç 2500/10 =250 m’dir. 1.6. Uzunluk Ölçü Aletleri Şimdi gelelim uzunlukları ölçmek için kullandığımız aletlere. Günümüzde uzunluk ölçmek için genellikle metre denilen alet kullanılır. Metrenin tipi kullanılan yere göre değişir. Bir inşaat ustasının kullandığı metre ile bir terzinin kullandığı aynı değildir. İşin tipine göre kullanımı kolay olan ve meslek elemanının iş ini pratik olarak yapabilen alet gerekir. Aşağıda çeşitli uzunluk ölçen aletler gösterilmiştir. Resim 1.1: Mezura Resim 1.1’de verilen metreleri terziler kullanır. Mezura denilen özel bir adı vardır. 7 Resim 1.2: Ahşap katlanabilir metre Resim 1.2’de verilen ahşap katlanabilir metre, 20 santimetrelik cetvellerin uç uca birleşmesiyle oluşmuş metrelerdir. Daha çok marangozlar kullanır.1 metre ve 2 metre olarak satılır. Resim 1.3: Arazi tipi şerit metre Resim 1.3’te arazi tipi şerit metre verilmiştir. Bu metreler arazide büyük uzunlukları ölçebilmek için üretilmiştir. Bunlar 10 metre, 20 metre ve 50 metrelik boylarda bulunur. Bırakıldığında toplanabilir özelliktedir. Resim 1.4: Şerit metre Resim 1.4’te görülen alet şerit metredir. Çelik malzemeden yapılır. İki, üç ve beş metre gibi çeşitli uzunluklarda üretilir. Metre ucundan tutularak istenen uzunluğa kadar çekilir. Bı rakıldığında bir yaylı sistem sayesinde içeri doğru toplanır. Üzerinde, bele takılabilecek ya da bileğimize asarak taşıyabileceğimiz aparat vardır. 8 UYGULAMA FAALİYETİ Laboratuvarınızda belirlediğiniz cisimlerin ya da yerlerin uzunluklarını ölçünüz. İşlem Basamakları Öneriler Ölçülecek uzunluğun tipini belirleyiniz. (Örneğin, kendi boyunuzu ölçünüz) Hangi tür uzunluk ölçeceğinize dikkat ediniz. Ölçüm tipine göre gerekli olan uzunluk ölçme aletini laboratuardan seçiniz. Kullanacağınız metrenin hangi tür olması gerektiğine dikkat ediniz. İstenen ölçümü hatasız olarak yapınız. Ölçüm s ı rasında ölçü aletini nasıl tutacağınıza ve nasıl doğru sonuç alacağınıza dikkat ediniz. UYGULAMA FAALİYETİ 9 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ÖLÇME SORULARI Aşağıdaki soruları cevaplandırınız. 1. Belirli iki nokta arasındaki mesafeye ………………….. denir. 2. Bir inç ………………….. cm’ ye eşittir. 3. İki kara mili yol giden araba ………...............……….metre yol alır. 4. 30 metre …………………….dm’dir. 5. Metrenin binde birine ……………………denir. 6. 25 kilometre …………………………….. hektometredir. 7. Metrenin bir üst katı ……………………….… dır. 8. I. Mikrometre II. Santimetre III. Dekametre Yukarıdakilerden hangisi veya hangileri metrenin ast katlarındandır? A)Yalnız I B)I ve II C)II ve III D)I ve III 9. Aşağıdakilerden hangisi bir inşaatçının kullanabileceği metre çeşiti değildir? A) Şerit metre B) Mezura C) Ahşap katlanabilir metre D) Arazi tipi şerit metre 10. Bir büyüklüğü aynı cins başka bir büyüklükle karşılaştırırsak …………………….yapmış oluruz. DEĞERLENDİRME Cevaplarınızı cevap anahtarları ile karşılaştırınız. Bu sorulardan hepsine doğru cevap vermişseniz bir sonraki öğrenme faaliyetine geçebilirsiniz. Yanlış yaptığınız konuyu bir daha tekrar ediniz. ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME 10 ÖĞRENME FAALİYETİ-2 Herhangi bir ağırlığı ilgili ölçü aletlerini kullanarak hatasız ölçebileceksiniz diğer ağırlık birimlerine dönüştürebileceksiniz. Ast ve üst katlarına çevirme i ş lemini yapabileceksiniz. Ağırlık ölçen aletleri ve bunların çeşitlerini araştırınız. Bunun için çevrenizdeki çeşitli i ş yerlerine başvurabilirsiniz. Bu bilgileri s ı n ı fta arkadaşlarınızla paylaşınız. 2. AĞIRLIK ÖLÇME 2.1. Ağırlığın Tanımı Ağırlığı tanımlamadan önce yer çekiminden bahsetmemiz gerekir; çünkü ağırlık yer çekimi denilen kuvvete bağlıdır. Dünyamız, üzerinde bulunan bütün maddeleri kendine çeker. Üzerindeki cisimlere bir çekme kuvveti uygular. Elimizde bulunan bir taşı bıraktığımızda yere düşmesinin nedeni bu çekim kuvvetidir. Bu kuvveti ilk tanımlayan bilim adamınca yapılan hesaplamalara göre Ay’da yer çekimi Dünya’dakinden 6 kat daha azdır. Öyleyse 60 kilogram ağırlığında olan bir kişi Ay’da 10 kilogram gelir. Burada rakamın yanında kilogram dedik. Aslında ağırlığın birimi kilogram-kuvvettir. Kilogram (kg) ise kütle birimidir. Kütle, yer çekimine bağlı olmayan, zamana, yere göre değişmeyen madde miktarıdır. 2 kilo elma demekle aslında elmanın madde miktarını belirtmiş oluruz. Bu elmanın ağırlığı Dünya’da başkadır, Ay’da başkadır. Ağırlık ile kütle arasındaki farkı öğrendikten sonra ağırlık birimlerine geçebiliriz. 2.2. Ağırlık Birimleri Günümüzde en çok kullanılan ağırlık birimi gram’dır. Gram “g” harfi ile gösterilir. Standart ve tam doğru bir gram Sevr şehrinde korunmaktadır. Bu a ğırlık suyun yoğunluğunun en fazla olduğu 4 °C’ deki sı caklıkta 1 cm 3 suyun kütlesine eş it kabul edilmiştir. ÖĞRENME FAALİYETİ-2 AMAÇ ARAŞTIRMA 11 Gramın 1000 katı kilogram’dır. Kilogram “ kg” ile gösterilir. Kilo diye kı saca söylenmektedir. Kilogramın 100 katına kental, 1000 katına da ton denir. Bir de gramın 1000’de 1’i olan miligram vardır. Şimdi bu birimleri birbirine çevirmeyi öğrenelim. 2.3. Ağırlık Birimlerinin Birbirine Dönüşümü Birimleri birbirine dönüştürmek için ağırlığın hangi birimden verildiğine ve hangi birimden istendiğine dikkat etmeliyiz. Ağırlık Birimlerinin Dönüşümü 1 kg 1000 g 1 g 1000 mg 1 ton 1000 kg 1 kental 100 kg Tablo 2.1: Ağırlık birimlerinin birbirine dönüşüm tablosu ÖRNEK: 2,5 kilogram(kg) kaç gram(g) eder? ÇÖZÜM: Kg gramın 1000 katı olduğuna göre 2,5 sayısı 1000 ile çarpılır. Sonuç 2,5x1000=2500 gram. ÖRNEK: 14600 gram(g) kaç kilogram(kg) eder? ÇÖZÜM: Alt basamak üste çı kacağımız için ve gramla kg arasında 1000 kat olduğundan 14600/1000=14,6 kg eder. 2.4. Ağırlık Ölçü Aletleri Genel olarak ağırlık ölçmek için terazi kullanılır. Terazilerin mekanik ve elektronik olmak üzere iki çeşidi vardır. Elektronik teraziler hassas ölçüm yapar. Terazinin doğru ölçüm yapması, çabuk sonuç vermesi, ölçülen maddenin aynı zamanda fiyatını da göstermesi gibi özelliklerinden olanı tercih edilir. Yüksek ağırlıkları ölçmek için kantarlar kullanılır. Baskül denilen aletle de insanlar ve çeşitli eşyalar tartılır. 2.5. Kantar (Terazi, Baskül) Sistemlerinin Kullanımı ve Çeşitleri Çalışma koşullarına uygun olarak çok çeşitli ağırlık ölçen aletler vardır. Bu ağırlık ölçen aletlerin kullanım alanına göre isimleri değişir. Baskül, terazi, kantar gibi isimler alır. Şimdi bu aletleri tanıyalım. 12 Resim 2.1: Analog ve dijital baskül Resim 2.1’de verilen alet baskül olarak ifade edilmektedir. Yaklaşık 150 kg’ye kadar tartım yapabilmektedir. Ağırlığı gösteren ekran ibreli, yani analog olabileceği gibi ekranlı yani dijital de olabilmektedir. Resim 2.2. Çengel kantar Resim 2.2’de görülen ölçü aleti daha yüksek ağırlıkları ölçebilen bir kantardır. Çengel kantar olarak isimlendirilirler. Resim 2.3: Elektronik teraziler Resim 2.3’te elektronik devreli teraziler görülmektedir. Dijital olarak daha hassas ölçme yapabilir. Bunlarla market, manav, kasap gibi iş yerlerinde çok karşılaşırız. 13 UYGULAMA FAALİYETİ Sınıfınızda belirlediğiniz cisimlerin, malzemelerin ağırlıklarını ölçünüz. İşlem Basamakları Öneriler Ölçülecek ağırlığın tipini belirleyiniz. (Örneğin, kendi kilonuzu ölçünüz) Hangi tür bir ağırlık ölçeceğinize dikkat ediniz. Ölçüm tipine göre ölçü aletini laboratuardan seçiniz. Gerekli olan terazinin ya da baskülün ne tür olması gerektiğine dikkat ediniz. Ölçümü tekniğine uygun olarak hatasız bir şekilde gerçekleştiriniz. Ölçüm s ı rasında ölçü aletini nasıl kullanacağınıza ve nasıl doğru sonuç alacağınıza dikkat ediniz. UYGULAMA FAALİYETİ 14 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ÖLÇME SORULARI 1. Elimizde bulunan bir topu b ı raktığımızda yere düşmesinin nedeni …………………………… dir. 2. Yer çekimine bağlı olmayan, yere ve zamana göre değişmeyen madde miktarına ……………………………… denir. 3. 3,5 kilogram (kg). ………………………….. gram(g) eder. 4. 7,8 kental ……………………… kilogram (kg) eder. 5. Hangisi ağırlık ölçmede kullanılmaz? A)Terazi B)Baskül C)Kuvvet D)Kantar DEĞERLENDİRME Cevaplarınızı cevap anahtarları ile kontrol ediniz. Bu sorulardan hepsine doğru cevap vermişseniz bir sonraki öğrenme faaliyetine geçebilirsiniz. Yanlış yaptığınız konuyu bir daha tekrar ediniz. ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME 15 ÖĞRENME FAALİYETİ-3 Herhangi bir yüzeyi, cismi ilgili ölçü aletlerini kullanarak hatasız ölçebilecek bu değerler ile hesaplamaları yapabileceksiniz. Diğer alan birimlerine dönüştürebilecek, ast ve üst katlarına çevirme işlemini yapabileceksiniz. Alan tanımını, hangi ölçü aletleri kullanıldığını ve alan hesaplarında kullanılan alan birimleri hakkında internet ortamında ve kütüphanede araştırma yaparak ve matematik, fizik öğ retmenlerinize sorarak genel bilgi edininiz. Bulduğunuz bilgileri raporlaştırarak sınıfta arkadaşlarınıza sununuz. 3. ALAN HESABI YAPMAK 3.1. Alan Her büyüklüğü kendi cinsinden seçilen diğer bir büyüklükle karşılaştırarak bir ölçme yapmaktayız. Alanlar, birim kabul edilen bir alanla karşılaştırılarak ölçülür. Alan biriminin, geometrik biçimi karedir. Bir kenarı 1m olan karenin yüzeyi, birim yüzey olarak alınır ve metre kare olarak adlandırılır. m 2 şeklinde sembolize edilir. Dikkat ettiyseniz metre kare uzunluk birimi olan ‘metre’ den türetilmiştir. Birçok değişik alanları ölçerken diğer uzunluk birimlerinden alan birimleri türetilerek ölçümlerimizi kolaylaştırabiliriz. Alan hakkında açıklamalardan sonra şunları yapınız. Bulunduğunuz laboratuarın bir duvarını, kitabınızı, oturduğunuz sırayı metre cinsinden ölçünüz. Aşağıda metre sisteminde türetilmiş alan birimleri verilmiştir. Alan birimlerini kendi kendinize veya grubunuzla örnekler yaparak öğreniniz. 3.2. Alan Birimleri Alan ölçü birimi olarak metre kare(m 2 )’yi kullanıyoruz. Metre kare kenarı 1 metre olan karenin alanıdır. Alan ölçü birimi metre kare 100’er 100’er büyür ve küçülür. ÖĞRENME FAALİYETİ–3 AMAÇ ARAŞTIRMA 16 Birimin Adı Sembolü Metre kare Cinsinden Değeri Kilometre kare km 2 1 km 2 = 1 000 000 m 2 Hektometre kare hm 2 1 hm 2 = 10 000 m 2 Dekametre kare dam 2 1 dam 2 = 100 m 2 Metre kare m 2 1 m 2 Desimetre kare dm 2 1 dm 2 = 0,01 m 2 Santimetre kare cm 2 1 cm 2 = 0,0001 m 2 Milimetre kare mm 2 1 mm 2 = 0,000001 m 2 Tablo 3.1: Alan birimleri ÖRNEK: Bir bilgisayar monitörünün yüzeyinin alanı 37 cm 2 olduğuna göre monitörün yüzeyinin alanını milimetre kareye ve desimetre kareye dönüştürünüz. ÇÖZÜM: 1 cm 2 = 0,01 dm 2 = 100 mm 2 olduğuna göre 37 cm 2 = 37 * 0,01 = 0,37 dm 2 37 cm 2 = 37 * 100 = 3700 mm 2 3.3. Alan Birimlerinin Birbirine Dönüştürülmesi ÖRNEK: 10 ar kaç metre kare(m 2 ) dir? ÇÖZÜM: 1 ar 100 metre kare(m 2 )’ye eşit olduğuna göre 10 * 100 = 1000 m 2 ’ dir. ÖRNEK: 25 yarda kare kaç ayak kare( ft 2 ) eşittir. ÇÖZÜM: 1 yarda kare ( yd 2 ) 9 ayak kare ( ft 2 ) eşittir. 25 * 9 = 225 ( ft 2 ) ÖRNEK: 0,5 ayak kare( ft 2 ) kaç inç kare ( in 2 ) eşittir. ÇÖZÜM: 1 ft 2 144 inç kare ( in 2 ) eşittir. 0,5 * 144 = 72 in 2 17 Alan m 2 İnç 2 Ft 2 Yd 2 1 metre kare ( m 2 ) 1 1550,003 10,76391 1,19599 1 inç kare ( inchsquare ) ( in 2 ) 6,4516×10 -4 1 1/144 1/1296 1 ayak kare ( foot square ) ( ft 2 ) 9,2903×10 -2 144 1 0,111 1 yarda kare ( spuare yard ) (yd 2 ) 0,83613 1296 9 1 1 ar ( a ) 100 - 1076 119,6 Buraya kadar alan ve alan birimlerini öğ rendiniz. Burada da değişik geometrik şekillerin alanlarını ve alanların formüllerle hesaplama yöntemlerini öğ reneceksiniz. Başarılar. Tablo 3.2: Alan birimlerinin birbirine dönüştürme tablosu 3.4. Alan Hesapları 3.4.1. Karenin Alanı Şekil 3.1: Kare ÖRNEK: Bir kenarı 60 cm olan kare şeklindeki kâğıdın alanını m 2 cinsinden hesaplayınız. ÇÖZÜM: Karenin alanı A = a * a dır. ( 60 cm = 0,6 metre dir.) A = 0,6 * 0,6 A = 0,36 m 2 olarak hesaplanır. 18 2 * h a A = 2 8 * 5 = A 3.4.2. Dikdörtgenin Alanı Şekil 3.2: Dikdörtgen ÖRNEK: Bir kenarı 50 cm diğer kenarı 80 cm olan bir masanın alanını hesaplayınız. Bulduğunuz değeri metre kare cinsine çeviriniz. ÇÖZÜM: Dikdörtgenin alanı A = a * b A = 50 * 80 A = 4000 cm 2 1 cm 2 = 0,0001 m 2 olduğuna göre 4000 cm 2 = 0,4 m 2 olarak bulunur. 3.4.3. Üçgenin Alanı Şekil 3.3: Üçgen ÖRNEK: Bir üçgenin yüksekliği 5 cm ve taban uzunluğu 8 cm ise bu üçgenin alanı kaç cm 2 ’ dir. ÇÖZÜM: Üçgenin alanı: ise A=20 cm 2 olarak hesaplanır. 19 3.4.4. Yamuğun Alanı Şekil 3.4: Yamuk ÖRNEK: Alt tabanı 8 cm, üst tabanı 6 cm, yüksekliği 3 cm olan yamuğun alanını hesaplayınız. ÇÖZÜM: Yamuğun alanı: h b a A · + = 2 ) ( 3 2 ) 6 8 ( · + = A A= 21 cm 2 3.4.5. Dairenin Alanı Şekil 3.5: Daire ÖRNEK: Çapı 5 cm olan bir dairenin alanı kaç cm 2 ’ dir? ÇÖZÜM: r = 5 / 2 r = 2,5 cm A = ? × r 2 A = 3,14 × 2,5 2 A = 19,625 cm 2 20 3.4.6. Kürenin Alanı Şekil 3.6: Küre ÖRNEK: Çapı 10 cm olan bir futbol topunun alanı kaç cm 2 ‘dir? ÇÖZÜM: A = 4 * ? * r 2 A = 4 * 3,14 * 5 2 A = 314 cm 2’ dir. 3.4.7. Küpün Alanı Şekil 3.7: Küp ÖRNEK: Bir kenarı 30 cm olan elektrik panosunun alanı kaç dm 2 dir ? ÇÖZÜM: A = 6 * a 2 A = 6 * 30 2 A = 5400 cm 2 A = 5400 cm 2 = 54 dm 2 ’ dir. 21 3.4.8. Silindirin Alanı Şekil 3.8: Silindir ÖRNEK: Çapı 1 cm, boyu 10 cm olan silindir şeklindeki tebeşirin alanını hesaplayınız. ÇÖZÜM: r = ½ = 0,5 A = (2 * ? * r 2 ) +( 2 * ? * r *h ) A = ( 2*3,14*0,5 2 ) + ( 2*3.14*0,5*10 ) A = 32,97 cm 2 3.4.9. Alan Ölçümünün Gerçekleştirilmesi Öğrenme Faaliyeti 1’ de uzunluk ölçmeyi öğrenmiştiniz. Uzunluk ölçümü için metre ve metrenin çeşitlerini görmüştünüz. Bu öğrenme faaliyetini öğrenirken dikkat ettiğiniz gibi alan hesaplarında mutlaka uzunluğun bilinmesi gerektiği gördünüz. Alan hesaplamalarında uzunluktan bahsedildiğine göre uzunluk ölçü aletleri kullanılmaktadır. Uzunluk ölçü aletlerini Öğrenme Faaliyeti-1’de öğrendiniz için bu konuyu tekrar etmeyeceğiz. 22 UYGULAMA FAALİYETİ Ölçüm laboratuarının taban alanını hesaplayacağız. Bulduğunuz değerleri diğer birimlere çevireceğiz. İşlem Basamakları Öneriler Ölçülecek alanın tipini belirleyiniz. Ölçüm tipine göre ölçü aleti belirleyiniz. Ölçümü yapınız. Ölçüm değerlerine göre hesaplamaları yapınız. Laboratuar i ş lemlerini yaparken rahatlığınız için laboratuar kı yafetini giyiniz. Ölçüm için kullanacağınız aleti laboratuar dolabından alınız. Laboratuarın taban alanını hesaplarken bilgi sayfalarından alan formüllerine bakınız. Yaptığınız faaliyeti raporlaştırarak öğretmeninize sununuz. UYGULAMA FAALİYETİ 23 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ÖLÇME SORULARI Aşağıda verilen cümlelerde boşluklar uygun bir şekilde tamamlayınız. 1. Bir kenarı 1 metre olan bir karenin yüzeyi birim yüzey olarak alınır ve ……………………….olarak adlandırılır. 2. 20 m 2 lik bir yüzeyin desimetre kare cinsinden değeri …………….dır. 3. 30 yardakarelik bir yüzeyin alanı ………..……..ayakkareye eşittir. 4. Bir kenarı 50 cm, diğer kenarı 100 cm olan bir masanın yüzeyini alanı …………………..….. metre kare’dir. 5. Bir dairenin alanı ………………..………..formülüyle hesaplanır. 6. Taban uzunluğu 20 cm, yüksekliği 25 cm olan bir üçgenin alanı ……………………..…. desimetre karedir. 7. Küp şeklindeki bir odanın bir kenarı 10 cm’dir. Bu odanın alanı …………………….. desimetre kareye eşittir. 8. 100 kilometre kare’lik bir alanın hektometre kare cinsinden alanı …………………………’dır. 9. 17 inç karelik bilgisayar monitörü …………..….. santimetre karedir. 10. Alanı bilinen bir dairenin yarıçapı ………………….… ile bulunur. DEĞERLENDİRME Yukarıdaki ölçme ve değerlendirme sorularını yaptıktan sonra lütfen bir sonraki sayfada verilen cevap anahtarıyla karşılaştırınız. Öğrenme Faaliyeti-3 ile alan ölçümü burada bitmiştir. Sizleri tebrik ederim. Burada öğrendiğiniz bilgileri unutmamak için evinizde ve okulunuzda gördüğünüz araç gereç veya yerlerin alanlarını bulmayı denerseniz, bilginiz kalıcı olacaktır. ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME 24 ÖĞRENME FAALİYETİ-4 Herhangi bir cismin hacmini ilgili ölçü aletlerini kullanarak hatasız ölçebilecek bu değerler ile hesaplamaları yapabilecektir. Diğer hacim birimlerine dönüştürebilecek, ast ve üst katlarına çevirme işlemini yapabileceksiniz. Hacmin tanımını internet ortamında ve fizik kitaplarından faydalanarak araştırınız. Hacim birimlerinin tablosunu oluşturunuz. Değişik prizmaların hacimlerinin nasıl hesap edildiğini araştırınız ve örnekleyiniz. Hacim ölçü aletlerinin neler olduğunu araştırınız. Bu bilgilerinizi sınıf ortamında arkadaşlarınıza sununuz. Topladığınız bilgileri rapor haline getirerek öğretmeninize veriniz. Aşağıdaki konuyu, araştırmanızda bulduğunuz bilgilerle bağlantı kurarak sı rayla ve dikkatli bir biçimde inceleyiniz. 4. HACİM ÖLÇMEK 4.1. Hacim Bir maddenin uzayda kapladığı yere onun hacmi denir. Hacim, ölçülebilen bir büyüklüktür. Cisimlerin hacimleri ölçülüp birbirleri ile karşılaştırılabilir. Hacim birimlerinin geometrik biçimi ‘küp’tür. Hacim birimleri uzunluk birimlerinden türetilir. Birim hacim olarak kenarı 1 metre olan küpün hacmi kabul edilir. Hacim birimi ‘metre küp’ olarak adlandırılır. Kısaca m 3 ile gösterilir. Hacim birimi metre küp 1000’er 1000’er büyür ve küçülür. 4.2. Hacim Birimleri Aşağıda metre sisteminde türetilmiş hacim birimleri verilmiştir. Hacim birimlerini, kendi kendinize veya grubunuzla örnekler yaparak öğreniniz. AMAÇ ARAŞTIRMA ÖĞRENME FAALİYETİ-4 25 Birimin Adı Sembolü Metre küp cinsinden değeri Kilometre küp km 3 1 km 3 = 1 000 000 000 m 3 Hektometre küp hm 3 1 hm 3 = 1 000 000 m 3 Dekametre küp dam 3 1 dam 3 = 1000 m 3 Metre küp m 3 1 m 3 Desimetre küp dm 3 1 dm 3 = 0,001 m 3 Santimetre küp cm 3 1 cm 3 = 0,000 001 m 3 Milimetre küp mm 3 1 mm 3 = 0,000 000 001 m 3 Tablo 4.1: Hacim birimlerinin birbirine dönüştürme tablosu ÖRNEK: 5 metre küp(m 3 ) kaç santimetre küp(cm 3 )’tür? ÇÖZÜM: 1 metre küp 1000 000 santimetre küp olduğuna göre: 5 × 1000 000 = 5000 000 santimetre küptür. ÖRNEK: 100 metre küp(m 3 ) kaç dekametre küp(dam 3 )tür? ÇÖZÜM: 1 metre küp 0,001 dekametre küp olduğuna göre: 100 × 0,001 = 0,1 dekametre küptür. ÖRNEK: 20 santimetre küp(cm 3 ) kaç metre küp(m 3 )dür. ÇÖZÜM: 1 cm 3 0,000 001 m 3 ise 20 × 0,000 001 = 0,000 02 m 3 ’dür. 26 4.3. Hacim Birimlerinin Birbirine Dönüşümü Hacim (Volume) Metre küp (m 3 ) Inçküp ( in 3 ) Ayakküp (ft) 3 Yardakü p (yd) 3 U.S. Galonu İngiliz Galonu 1 metre küp (m 3 ) 1 6,10×10 -4 35,31467 1,30795 264,177 219,975 1 inçküp (in 3 ) 1,63×10 -5 1 1/1728 2,143×10 -5 4,32909 × 10 -3 3,60×10 -3 1 ayakküp (ft 3 ) 2,83×10 -2 17,28 1 0,27 7,48067 6,22901 1 yardaküp (yd 3 ) 0,764 4,66×10 -4 27 1 201,978 168,182 1U.S.Galon u 3,78×10 -3 230,995 0,133678 4,95×10 -3 1 0,83268 1ING.Galon u 4,55×10 -3 277,412 0,160539 5,94×10 -3 1,20094 1 Tablo 4.2: Hacim birimlerinin birbirlerine dönüşüm tabloları ÖRNEK: 20 metre küp( m 3 ) kaç U.S. galonu’dur. ÇÖZÜM: 1 metre küp( m 3 ) 264,177 U.S. galonu’na eşit olduğunu göre: 20× 264,177 = 5283,54 U.S.galonuna eşit olur. ÖRNEK: 50 U.S. galonu kaç ING. galonuna eşittir? ÇÖZÜM: 1 U.S.Galonu 0,83268 ING. Galonuna eş ittir. 50 × 0,83268 = 41,634 ING. Galonuna eşit olur. ÖRNEK: 10 ayak küp( ft 3 ) kaç inç küp ( in 3 )’e eşittir. ÇÖZÜM: 1 ( ft 3 ) 17,28 ( in 3 )’e eşittir. 10 × 17,28 = 172,8 ( in 3 ) eşit olur. ÖRNEK: 500 yarda küp (yd 3 ) kaç ayak küp( ft 3 )’ e eşittir? ÇÖZÜM: 1 (yd 3 ) 27 ( ft 3 )’ e eşittir. 500 × 27 = 13500 ( ft 3 ) eşit olur. Bir önceki sayfada hacim birimlerinden bahsettik. Bu hacim birimlerinin yanında sıvıların hacimlerini ölçmede kullandığımız litreden bahsetmeden geçemeyiz. 27 LİTRE ( LT ) = 1 dm 3 denk gelen hacim birimidir. Litrenin üst katları Litrenin alt katları Dekalitre 10 lt Desilitre 0,1 lt Hektolitre 100 lt Santilitre 0,01 lt Kilo litre 1000 lt Mililitre 0,001 lt Sıvı Ölçü Birimleri 1 galon = 3,7854 litre( L) 1 litre = 0,2642 gallon (gal) 1 milles/galon = 0,42514 km/litre 1 galon = 4 quarts 1 guart = 2 pints 1 pint = 2 cups Litrenin Diğer Ülkelerin Birimleriyle Karşılaştırması 1 litre ( lt ) 1 dm 3 0,2642 galon(ABD ) 1 hektolitre ( hl ) 100 litre 2,83178 bushel(ABD) 1 pint-kuru (ABD) 0,9689 pint ( İngiliz ) 0,5506 litre 1 pint-yat ( ABD ) 0,8327 pint ( İngiliz ) 0,4732 litre 1 pint ( İngiliz ) 1,0321 pint ( ABD ) 0,5683 litre 1 bushel ( ABD ) 64 pint ( ABD ) 35,238 litre 1 bushel ( İngiliz ) 8 galon ( İngiliz ) 36,369 litre 1 galon ( ABD ) 8 pint ( ABD ) 3,7853 litre 1 galon ( İngiliz ) 8 pint ( İngiliz ) 4,5461 litre Tablo 4.3: Sıvı ölçü birimleri ve litrenin diğer ülkelerin birimleriyle karşılaştırması ÖRNEK: 15 litre(lt) kaç mililitre(mlt)’dir? ÇÖZÜM: 1 litre(lt) 1000 mililitre(mlt) olduğundan; 15 × 1000 = 15 000 mililitre(ml)’dir. ÖRNEK: 60 desimetre küp(dm 3 ) kaç dekalitre(dlt)’dir? ÇÖZÜM: 1 lt 1 dm 3 olduğuna göre 60 dm 3 60 lt dir. 60 × 0,1 = 6 dekalitre ( dlt) dir. ÖRNEK: 20 ABD galonu kaç litre’dir? ÇÖZÜM: 1 ABD galonu 3,7853 litre ise; 20 × 3,7853 = 75,706 litredir. ÖRNEK: 50 İngiliz pintti kaç litredir. ÇÖZÜM: 1 İngiliz pintti 0,5683 litre olduğuna göre; 50 × 0,5683 = 28,415 litre olur. 28 ÖRNEK: 100 İngiliz busheli kaç İngiliz galonuna eşittir? ÇÖZÜM: 1 İngiliz busheli 8 İngiliz galonuna eşit ise 100 × 8 = 80 İngiliz galonuna eşittir. Buraya kadar hacim birimlerini öğ rendiniz. Aş a ğıda bazı geometrik şekillerin alanlarının hesabını ve düzgün geometrik biçimde olmayan cisimlerin hacimlerini ölçmek için özel metotları öğreneceksiniz. Lütfen sırayla ve dikkatlice konuyu inceleyiniz. 4.4. Hacim Hesapları 4.4.1. Kürenin Hacmi Şekil 4.1: Kürenin hacmi ÖRNEK: Bir voleybol topunun yarıçapı 10 cm’dir. Bu topun hacmini hesaplayınız. ÇÖZÜM: Hacim: V= 3 4 × ? × r 3 , V = 3 4 × 3,14 × 10 3 , V = 4186,6 cm 3 4.4.2. Küpün Hacmi Şekil 4.2: Küpün hacmi ÖRNEK: Küp şeklindeki bir cismin bir kenarı 20 cm’dir. Bu cismin hacmini hesaplayınız. ÇÖZÜM: Küpün hacmi: V = a 3 , V = 20 3 , V = 8000 cm 3 29 4.4.3. Prizmanın Hacmi Şekil 4.3: Prizmanın hacmi ÖRNEK: Eni 30 cm, boyu 50 cm ve yüksekliği 50 cm olan elektrik panosunun hacmini bulunuz? ÇÖZÜM: Prizmanın hacmi: V = a×b×c , V = 30 × 50 × 50 , V = 75 000 cm 3 4.4.4. Silindirin Hacmi Şekil 4.4: Silindirin hacmi ÖRNEK: Silindir şeklindeki tebeşirin taban yarıçapı 1cm ve yüksekliği 10 cm ise tebeşirin hacmini hesaplayınız? ÇÖZÜM: Silindirin hacmi: V = ? × r 2 × h , V = 3,14 × 1 2 ×10 , V = 31,4 cm 3 4.4.5. Düzgün Olmayan Hacimlerin Ölçülmesi Yukarıda geometrik şekillerin hacim hesabını öğ rendiniz. Acaba sı vı ların ve şekli düzgün olmayan cisimlerin hacimleri nasıl bulunur ve hesaplanır? Sıvıların hacimleri cam silindir şeklinde ölçümlendirilmiş kapla ölçülür. Fiziksel ifadeyle beher denilen kapla ölçülür. Bu kabın derecelendirilmesi birimler konusunda öğrendiğiniz sı vı birimi litre ile yapılmıştır. Dolayısıyla sı vı ölçümü litre cinsinden bulduktan sonra hacim birimlerinde öğrendiğiniz birimlere çevirebilirsiniz. 30 Bir taş parçası gibi şekli düzgün olmayan bir cismin hacmini bulmak için sıvıların bazı özelliklerinden faydalanılır. Bir sıvı konulduğu kabın şeklini alır. Böyle bir sıvını n içine sıvıda çözünmeyen bir cisim batırılırsa cismin hacmine eşit hacimde sıvı yer değiştirir. Yer değiştiren sıvının hacmi ölçülerek katı cismin hacmi bulunur. Resim 4.5: Beher 31 UYGULAMA FAALİYETİ Fiziksel büyüklükleri ölçme laboratuarınızın hacmini hesaplayınız. D ışarıdan alacağınız düzgün olmayan bir cismin ( herhangi bir taş olabilir) hacmini ölçünüz. İşlem Basamakları Öneriler Ölçülecek cismin tipini belirleyiniz. Cismin tipine göre ölçü aleti belirleyiniz. Ölçümü yapınız. Ölçüm değerlerine göre hesaplamaları yapınız. Laboratuarda rahatlığınız için uygun kıyafetinizi giyiniz. Laboratuar malzemelerinin bulunduğu dolaptan gerekli ölçü aletini alınız. Ölçüm değerlerini defterinize not ediniz. Geometrik şekilli olan cisimlerin hacim hesabı için bilgi sayfasına bakınız. Sıvının hacmini ölçerken sı vı nı n beher ölçeğinin neresine geldiğine dikkat ediniz. Sonuçları kaydediniz. UYGULAMA FAALİYETİ 32 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ÖLÇME SORULARI Aşağıda verilen soruların doğru şıkkını işaretleyiniz. 1. Bir maddenin uzayda kapladığı yere ne ad verilir? A) Kütle B) Ağırlık C) Hacim D) Özkütle 2. Hacim birimi olarak aşağıdakilerden hangisi kullanılır? A) m B) m 2 C) m 3 D) kg 3. Aşağıdakilerden hangisi hacim birimlerindendir? A) İnç küp B) Ayak küp C) Metre küp D) Hepsi 4. 1000 metre küp ………………..…….dekametre küpe eşittir. A) 1 B) 10 C) 100 D) 1000 5. 1 litre kaç desimetre küpe eşittir. A)1000 B) 100 C) 10 D) 1 6. Hacim birimleri ……………’er ………….’er büyür ve küçülür. A) 1000 B) 100 C) 10 D) 1 7. Aşağıdaki formüllerden hangisi bir kenarı t olan küpün hacmini verir? A) t 3 B) t 2 C) t D) 2t 3 8. Eni 10 cm, boyu 30 cm ve yüksekliği 10 cm olan bir prizmanın hacmi ………………....m cm 3 ’ dür. A) 30 B) 3000 C) 3 D) 0,3 9. V = ? x r 2 x … hacim formülünde boş bırakılan yeri aşağıdakilerden hangisi tamamlar? A) R B) h C) Ç D) A 10. Sıvıların hacmini ölçek için kullanılan ölçümlendirilmiş kaba ne ad verilir? A) Kap B) Hiçbiri C) Beher D) Cam şişe DEĞERLENDİRME Cevaplarınızı cevap anahtarları ile kontrol ediniz. Vermiş olduğunuz cevapların hepsi doğruysa diğer faaliyete geçiniz. Yanlış cevapladığınız sorular için konuları tekrar ediniz. ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME 33 ÖĞRENME FAALİYETİ-5 Herhangi bir sı vı nı n basıncını, viskozitesini (akışkanlığını) ilgili ölçü aletlerini kullanarak hatasız ölçebilecek, diğer basınç ve viskozite birimlerine dönüştürebileceksiniz. Ast ve üst katlarına çevirme işlemini yapabileceksiniz. Çevrenizde bulunan basınç ölçüm aletlerini inceleyiniz. Bunun için bir benzin istasyonunda bulunan lastik şişirme hava pompasının ya da bir bisiklet tamircisinde bulunan basınç göstergesini, bir kompresörün basınç göstergesini inceleyebilirsiniz. Ayrıca internet ortamından da faydalanınız. Bu bilgileri sınıfta arkadaşlarınıza sununuz. 5. SIVI (AKIŞKAN) ÖLÇÜMÜ 5.1. Akışkanın Tanımı Akışkan madde denince aklımıza “akan madde” gelir. Çünkü maddeler tabiatta katı, sıvı ve gaz halinde bulunurlar. Bu hallerden sı vı ve gaz halindeki maddeler akışkandır. Akışkan maddede maddenin molekülleri birbiri üzerinde kayarlar. Su, yağ, civa gibi maddeler akışkanlık özelliğine sahiptir. Bu akma, madde moleküllerinin birbiri üzerinde kaymasıdır. Bazı maddelerin akışkanlığı az iken bazı maddelerinki yüksektir. Örneğin, suyun akışkanlığı yağın akışkanlığından iyidir. 5.2. Akışkanların Özellikleri Akışkan maddelerin belli biçimleri yoktur. Konuldukları kabın biçimini alırlar. Buna biz sıvıların esnekliği diyoruz. Bütün maddeler gibi sıvılar da yer çekimine maruz kaldıkları için ağırlıkları vardır. Bu yüzden bulundukları kaba bir kuvvet uygularlar. Bir bardak suyu yere döktüğümüzde su etrafa doğru yayılır. Çünkü sıvı maddenin molekülleri birbiri üzerinde kayarlar. Bir torba içerisine su doldurduğumuzda bir parmağımızla bir yerine bastıralım. Diğer parmaklarımızla da başka bir yerine dokunalım. Dokunduğumuz parmağımızın itildiğini hissederiz.Buradan şu sonucu çıkarabiliriz: Sıvılar, üzerine uygulanan basıncı aynen iletirler. Bir kaptaki suya kabın ağzını tam olarak kapatacak şekilde bir cisimle bastırdığımızda kapağı itemediğimizi görürüz. Demek ki sı vı ların bir özelliği de sı k ıştırılamamalarıdır. Gazlarda ise akışkanlık özelliği sı vı lara göre biraz farklıdır. Gazların belli hacimleri olmadığı için bulundukları ortama yayılırlar. Molekülleri sürekli hareket halinde ve birbirlerine çarpmaktadırlar. Fakat gazlar sıvılardan farklı olarak sıkıştırılabilir. AMAÇ ARAŞTIRMA ÖĞRENME FAALİYETİ-5 34 5.3. Yoğunluğun Tanımı Bir maddenin birim hacminin kütlesine yoğunluk denir. Yoğunluğun diğer adı özkütledir. Kütle, yer çekiminden bağımsız olduğundan özkütle de yer çekiminden bağımsızdır. Yoğunluk, maddelerin ayırt edici bir özelliğidir. Örneğin, suyun yoğunluğu 1g/cm 3 , demirin yoğunluğu 7,8 g/cm 3 ’ tür. Özkütle (yoğunluk ) “d” ile gösterilir. Tanımdan yararlanarak yoğunluğun formülünü yazarsak: Burada : d= Yoğunluk (g/cm 3 ) m=maddenin kütlesi (g) v=Maddenin hacmi (cm 3 ) 5.4. Özgül Ağırlığın Tanımı Bir maddenin birim hacminin a ğırlığına o maddenin özgül a ğırlığı (ya da öz ağırlık)denir. Burada birim hacim olarak genellikle 1 cm 3 alınır. Örneğin, 1 cm 3 suyun ağırlığı 1 g’dır. Bunun için suyun özgül ağırlığı 1’dir. Öz ağırlık r simgesi ile gösterilir. Aşağıda bazı maddelerin özgül ağırlıkları verilmiştir. İnceleyiniz. Dikkat edilirse an az yoğunluğa sahip olan madde havadır. Suyun ise 1 cm 3 ’ü 1 gramdır. Tabloya göre gümüş en ağır maddedir. Bakır ise gümüşe göre biraz hafiftir. MADDE ÖZGÜL AĞIRLIK (g-kuv/cm 3 ) Hava 0,0013 Su 1 Zeytinyağı 0,9 Alüminyum 2,7 Gümüş 10,5 Bakır 8,9 Tablo 5.1: Bazı maddelerin özgül ağırlık listeleri 5.5. Viskozitenin (Akıcılık) Tanımı Bir kap içinde bir sıvı düşünelim. Kabın kenarından bir delik açalım. Sıvı akmaya başlar. İşte sıvı ların dar bir boğazdan akabilmesine o sıvını n akıcılık derecesi denir. Peki aynı miktarda sıvı lar aynı delikten eş it zamanda mı akar? Yapılan deneylerde her sıvını n farklı zamanlarda aktıkları gözlenmiştir. v m d = 35 Akıcılık derecesi teknik dilde viskozite kavramıyla ifade edilmektedir. Bir litrelik herhangi bir sıvı madde, bir kaptaki delikten 10 sn’de akıyorsa aynı miktarda başka bir sıvı da 5 sn’de akıyorsa bu ikinci sıvının akışkanlığı daha yüksektir, deriz. Akışkanlığı iyi olan sıvıların viskozitesi düşük, akışkanlığı kötü olan sıvıların viskozitesi ise yüksektir. 5.6. Basıncın Tanımı Birim yüzeye dik olarak etki eden kuvvete basınç diyoruz. Cismin bütün yüzeyi ile birden uyguladığı kuvvete ise basınç kuvveti denir. Basınç P ile gösterilir. Bir S yüzeyine dik olarak bir F kuvveti etki ediyorsa P basıncı: formülü ile bulunur. Biz bu öğrenme faaliyetinde katıların basıncını değil sıvıların basıncını inceleyeceğiz. Tabanın alanı S olan bir kabın içinde h yüksekliğinde bir sıvı olsun. Bu sıvını n öz ağırlığı r (ro diye okunur) olsun. Bu sıvı ağırlığı nedeniyle kabın tabanına ve değdiği tüm yüzeye bir basınç uygular. Sıvının herhangi bir noktaya yaptığı basınç, Sıvının özgül ağırlığı ile doğru orantılıdır. h yüksekliği ile doğru orantılıdır. Sıvının yüksekliği ve sıvını n cinsi aynı kalmak şartıyla kabın şekline ve sıvı miktarına bağlı değildir. 5.7. Basınç Birimleri Basınç birimleri uygulama alanlarına göre değişiklikler gösterir. Meteorolojide atmosfer basıncı denilen kavram kullanılır. Atmosfer basıncı, atmosferin ağırlığından dolayı yere uyguladığı kuvvettir. Havanın 1 litresinin a ğırlığı sadece 1,29 g’dır. Ancak kilometrelerce yükseklikteki bir havanın ağırlığını ihmal edemeyiz. Deniz seviyesindeki bu basınç değeri 1 atmosfer kabul edilir. Atmosfer basıncını kısaca atm ile gösteririz. Daha sonra değişik alanlar için basınç birimleri geliştirilmiştir. Bunlar bizim en çok kullandığımız birimler bar, psi (Per square inç yani 1 inç kare başına düşen basınç) ve paskaldır. Bu birimlerin birbirine dönüşümü aşağıdadır. 5.8. Basınç Birimlerinin Birbirine Dönüşümü Aşağıdaki tabloda en çok kullanılan basınç birimlerinin birbirine karşılık gelen değerleri verilmiştir. S F P = 36 Basınç Birimlerinin Birbirine Dönüşümü 1 Atm 1,013 bar(1 kabul ediyoruz) 1 Atm 101,32 kPa (kilo paskal) 1 Atm 14,69 psi 1 bar 100 000 Paskal (Pa) 1 bar 100 kPa (kilo Paskal 1 bar 10 hPa (hekto paskal) Tablo 5.2: Basınç birimlerinin birbirine dönüşümü tablosu ÖRNEK: 240 milibar kaç kilopaskal (kPa) eder? ÇÖZÜM: Önce milibarı bara çevirelim.1 bar 1000 milibar ise 240 milibar 240/1000=0,24 bar eder. Bir de orantı kurarak işlemi yapalım: 1 bar 100 kPa ise 0,24 bar X kPa eder X = 0,24x100 X = 24 kPa eder. 5.9. Manometre Kullanarak Akışkanların Basıncını Ölçme Manometreler akışkanların basınçlarını ölçmek için kullanılır. Manometrelerin çeşitli tipleri vardır. Bunlara örnek olarak U tipi manometreler, bourdan borulu manometreler sayılabilir. Bu iki tip manometre piyasada en çok kullanılanlarıdır. U tipi manometrelerde basınç U harfine benzer bir tüp ile ölçülür. Burada resimde de görüldüğü gibi manometre içerisinde bir sıvı vardır. Bu sıvı genellikle civadır. Basıncı ölçülecek sıvı ya da gaz borunun içerisine girerek civayı hareket ettirir. Civa borunun diğer kolunda yükselir. Bu yükselme miktarı sıvının basıncını gösterir. 37 Resim 5.1: Bir U borusunda basıncın etkisi ile sıvı seviyesinin yükselişi Resim 5.1’deki resimde bu durum görülmektedir. Sıvı , ilk resimde dengede iken sıvıya basınç uygulanınca hareket ederek yükselmektedir. Çünkü yukarıda da öğrendiğimiz gibi sıvılar kendilerine uygulanan basıncı aynen iletir. Resim 5.2’de çeşitli manometreler görülmektedir. Bu manometreler genel olarak üç çeşit çalışma prensibi ile çalışır. Dikkat edilirse Resim 5.2’deki manometre içerisinde bir sıvı vardır. Bu manometrenin basınç algılaması aşağıda da anlatılacağı gibi bourdan borusu prensibine göredir. Resim 5.2: İbreli manometreler Resim 5.3’teki manometre ise dijital olarak basınç ölçümü yapar. Bunların basınç algılaması ise straingauge (strengeyç diye okunur) denilen küçük bir malzeme tarafından gerçekleşir. Bu malzeme hakkında bilgiyi de yine aşağıda bulacaksınız. 38 Resim 5.3: Dijital bir manometre Resim 5.4’te çeşitli U tipinde manometreler görüyorsunuz. Basıncın ölçülmesi, borunun bir koluna basınç uygulanıp diğer kolunda sı vı seviyesinin yükselmesi ile gerçekleşmektedir. Resim 5.4: Çeşitli U tipinde manometreler Resim 5.5 ise yatay olarak kullanılan ve içerisindeki sıvını n ilerlemesi ile basıncı ölçen bir manometreye aittir. Resim 5.5: Yatay bir manometre 39 5.10. Bourdan (Borulu Basınç Göstergesi) Kullanarak Akışkanların Basıncını Ölçme Bu göstergeler plastik ya da metal gövde içerisindedir. Göstergenin içinde hava ya da sıvı bulunur. Akışkanın basıncı içerisine giren sıvının debisine bağlıdır. Bourdan borulu manometrede kıvrımlı bir boru vardır. Basıncı ölçülecek olan sıvı ya da gaz bu boru içerisine alınır. Dikkat edilirse borunun kıvrım olması nedeniyle iç kısmı ile dış kı smının mesafesi aynı değildir. İçeri giren sıvı ya da gaz, borunun iç kı smı ile dış kısmına farklı miktarda basınç uygular. Böylece basıncın etkisi ile borunun iç kı smı dış kısmından daha fazla açılmak ister. Bu açılma, boruya bağlı olan ibrenin de hareket ederek skalada bir değer göstermesini sağlar. Şekil 5.6: Bourdan borulu manometrenin prensip şeması Aşağıda bourdan borusunun sıvılı ve sıvısız hali görülüyor. Boru içinden sıvı geçince dışarıya doğru açılmak ister. Geçen sıvını n basıncı ne kadar yüksek ise borunun açılma miktarı ve dolayısıyla ibrenin gösterdiği değer de o kadar yüksek olur. Şekil 5.7: Bourdan borusunun açılması 40 5.11. Farklı Tipte Akış Ölçerler Kullanarak Sıvıların Akışkanlık Derecelerinin Ölçülmesi Manometreler, U şeklinde ve bourdan borusu şeklinde yapılır. Bu manometrelerin basıncı algılama şekli değişiktir. Çoğunlukla artık basınç algılaması bir elektrik devresine iletilmektedir. Gelen sinyal işlenerek elektronik devreye aktarılır. Bu devrede işlenen sinyal göstergeye iletilir. Bu algılayıcılardan birisi strain gauge denilen bir malzemedir. Bu malzeme resimde de görüldüğü gibi çizgili bir şeride benzer. Strain gauge malzemeli basınç ölçümünde mantık şöyledir: Malzeme basınç ölçen parça üzerine yapışıktır. Basınç bu parça üzerinde bir gerilme oluşturunca malzemenin elektriksel direnci değişir. Değişen direnç miktarına göre elektrik devresine bir sinyal uygular. Sinyal elektronik devrede değerlendirilir ve dijital olarak ölçüm ekrandan okunur. Resim 5.8: Çeşitli strain gaugeler 41 UYGULAMA FAALİYETİ Belirlediğiniz bir sıvının basıncını mevcut basınç ölçerlerle ölçünüz. İşlem Basamakları Öneriler Ölçüm için gerekli çalışma ortamını hazırlayınız. Laboratuarda uygulanan güvenlik ve çalışma kurallarına uyunuz. Ölçülecek akışkanın cinsini belirleyiniz. Ölçülecek akışkanın tipini ö ğ retmeninize danışarak karar veriniz. Ölçü aletini belirleyiniz. Gerekli olan manometrenin hangi tür olacağını belirlemek için bilgi sayfalarından 9-10 ve 11 numaralı konu başlıklarına bakınız. Ölçümü yapınız. Ölçüm sı rasında ölçü aletinin kullanım şekline ve doğru sonuç almaya dikkat etmelisiniz. UYGULAMA FAALİYETİ 42 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ÖLÇME SORULARI Aşağıdaki soruları cevaplayınız. 1. Bir maddenin birim hacminin kütlesine ............................................ denir. 2. Bütün maddeler gibi sıvılar da yer çekimine maruz kaldıkları için ………………..vardır. 3. Atmosfer basıncını kısaca …………………ile gösteriyoruz. 4. Aşağıdakilerden hangisi basınç birimi değildir? A)Atm B)Bar C)Psi D)Foot 5. 7 bar ………….………… pascaldır. 6. I. Manometrelerle katıların basıncı ölçülür. II. Bütün cisimler bulundukları yüzeylere bir basınç uygularlar. III. Akıcılık derecesi viskozite ile ifade edilir. Yukarıdaki yargılarda hangi ya da hangileri yanlıştır? A)Yalnız I B)Yalnız II C)I ve II D)I ,II ,III 7. U tipi manometreler içerisinde en çok …………….…………. bulunur. 8. Dijital manometrelerde basıncı algılama için içerisinde ……....……..denilen malzeme bulunur. 9. Sıvı maddelerin molekülleri birbirleri üzerinde …………………………için akışkandırlar. 10. Bourdan borulu manometre içerisine sıvı girdiği zaman boru ……………………….….. hareketi yapar. DEĞERLENDİRME Cevaplarınızı cevap anahtarları ile kontrol ediniz. Vermiş olduğunuz cevapların hepsi doğruysa diğer faaliyete geçiniz. Yanlış cevapladığınız sorular için konuları tekrar ediniz. ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME 43 ÖĞRENME FAALİYETİ-6 Herhangi bir ortamın veya cismin ilgili ölçü aletlerini kullanarak sı caklığını hatasız ölçebilecek ve ölçtüğünüz bu değeri diğer sı caklık birimlerine dönüştürebileceksiniz. Sıcaklık birimlerinin ast ve üst katlarına çevirme iş lemini yapabileceksiniz. Termometre çeşitlerini bilecek ve kullanabileceksiniz. Kullanılacak yere en uygun termometreyi seçebileceksiniz. Sıcaklıkla ısı arasındaki farkları, sıcaklık ölçen aletleri ve bunların nasıl ölçme yaptıklarını araştırarak bu bilgileri rapor haline getiriniz ve s ı n ı fta arkadaşlarınızla tartışınız. Bu bilgilere internetten, fizik kitaplarından ve çevrenizdeki i ş letmelerden ulaşabilirsiniz. 6. SICAKLIK ÖLÇME 6.1. Sıcaklığın Tanımı Enerji kaynağımız olan Güneş, Dünya’mıza gönderdiği ışınlarla bizleri ısıtmaktadır. Yazın hava ısındığı için sıcaklık değeri artar. Kışın ise hava soğuduğu için sıcaklık düşer.Isı ile sıcaklık kavramlarını çok kullanırız. Bu kavramlar aynı gibi görünse de aslında çok temel farklılıkları vardır. Bunun için bu kavramların farklarını öğrenmek zorundayız. Isı bir enerji çeşididir. Maddeyi oluşturan atom ve moleküller sürekli hareket halindedir. Bu atom ve moleküllerin hareketlerinden dolayı oluşan enerjiye ısı enerjisi diyoruz. Fakat sıcaklık, maddenin ortalama hareket (kinetik) enerjisini gösteren bir değerdir. Bir maddenin sı caklığı denildiğinde maddedeki bir molekülün ortalama kinetik enerjisi söylenmiş olur. Hatta bu değeri duyu organlarımızla algılayabiliriz. Maddenin ısısı denildiğinde ise o maddedeki toplam kinetik (hareket) enerjisi anlaşılır. Bu anlatılanlara göre sı caklığın tanımını şöyle yapabiliriz: Sı caklık bir maddedeki tanecik başına düşen ortalama kinetik enerjinin bir ölçüsüdür. Buradan şu sonucu çıkarabiliriz: Sıcaklık maddenin ne kadar olduğuna bağlı değildir. Ama ısı, madde miktarına bağlıdır. Biri diğerinin sonucunda değişikliğe uğrar. AMAÇ ARAŞTIRMA ÖĞRENME FAALİYETİ-6 44 ISI SICAKLIK Kalorimetre kabı ile ölçülür. Termometre ile ölçülür. Enerji çeşididir. Enerji değildir. Enerji birimleri (kalori ,joule) kullanılır. Birimi derecedir. Santigrad, Fahrenheit (fahrenayt), Kelvin, Reomür dereceleri kullanılır. Tablo 6.1: Isı–sıcaklık kavramları 6.2. Sıcaklık Birimleri Sıcaklık birimleri dört farklı şekilde gösterilir. Bunlar santigrad, fahrenheit (fahrenayt), kelvin ve reomür dereceleridir. Santigrad derecesi en çok kullanılan sıcaklık birimidir. Amerika ve İngiltere gibi bazı ülkelerde ise fahrenayt derecesi çoğunlukla kullanılır. Kelvin ve reomur derecelerinin ise kullanım alanı daha azdır. Santigrad derecesini 1742 yılında İsveçli fizikçi Celcius, 1 atm basınç altında suyun donma sıcaklığını 0, kaynama sıcaklığını 100 kabul ederek ve 100 eşit parçaya bölerek elde etmiştir. Şekil 6.1. Termometre birimleri arasındaki bağlantı Bir diğer ölçeklendirme sistemi olan kelvin ölçeğini ise Lord Kelvin geliştirmiştir. Kelvin, teorik olarak erişilebilecek en düşük sıcaklık olan –273 C’yi mutlak 0 noktası kabul etmiştir. Yapılan araştırmalarda hiçbir maddenin s ı caklığı -273 °C’nin altına düşürülememiştir. İşte Kelvin bu sıcaklığı referans kabul etmiştir. Fahrenheit referans olarak yine aynı şartlar altında suyun donma ve kaynama noktalarını almış olup donma noktası 32 F, kaynama noktası 212 F alınarak 212 – 32=180 eşit parçaya bölünmüştür. 45 Reomür ölçeğinde 0 roemür donma noktası, 80 roemür kaynama noktası alınarak 80 eşit parçaya bölünmüştür. Bir önceki sayfada bu dört derecenin birbirleri ile olan bağıntısını daha iyi görmektesiniz. 6.3. Sıcaklık Birimlerinin Birbirine Dönüşümü Yukarıda belirlenen bu dört ölçeğin birbirine dönüşümünü sağlamak için aşağıdaki eşitlik yazılabilir. ÖRNEK: 250 kelvin derece kaç santigrad derecedir? ÇÖZÜM: Yukarıdaki bağıntıdan, celcius ile kelvin birimleri arasında C = K-273 bağıntısı olduğu görülüyor. Buradan değerleri yerine yazarsak; C=K-273, C=250-273, C= -23 santigrad derece yapar. 6.4. Termometre Çeşitleri Genel olarak üç çeşit termometre vardır. Civalı ya da alkollü termometre. Madeni ya da metal termometre. İnfrared termometre. Yaygın olarak kullanılan termometreler civalıdır. Bunların çalışma esası sı vı ların genleşme esasına dayanır. Bildiğimiz gibi ısınan bir telin boyu uzar, ısınan bir sıvı ya da gaz genleşir. Dolayısıyla bir sı vı yı ölçeklendirilmiş bir tüp içerisine koyarsak basit bir termometre yapmış oluruz. Civalı termometrede civa, cam hazne içindedir. Sıvılar sıcaklık arttıkça genleştiği için haznenin devamı olan kı lcal boru içindeki sıvı sütunu seviyesi yükselir. Ya da sı caklık düştüğü zaman sıvı seviyesi düşer. Seviyenin yanı taksimatlı bir şekilde ölçeklendirilmiş olduğundan sıcaklık bu ölçek sayesinde okunur. Düşük s ı caklıkların olduğu yerlerde ise donma s ı caklığı düşük olan alkollü termometreler kullanılır. Madeni (metal) termometreler ise bi-metal elemanlıdır. Bi-metal eleman uzama katsayısı farklı iki metalin birleştirilmesi ile oluşan elemandır. Sıcaklığı algılayan kısım bi- metalden yapılmış helezon şeklinde bir yay olduğu için uzama farkından dolayı eğ ilen metalin bir değer göstermesi ile ölçüm gerçekleşir. 100 273 180 32 80 100 - = - = = K F R C 46 Şekil 6.2: a) Civalı termometre b) Metal termometreler Yukarıda görüldüğü gibi K ile gösterilen metalle L ile gösterilen metal farklıdır. Uzama katsayıları farkından dolayı dönme hareketi oluşur. Bunun yanında sıcaklık ölçümlerinde uzaktan ölçme yapan infrared termometreler de yaygınlaşmaktadır. Çünkü ulaşılması zor olan ya da tehlikeli olan elektrik hatları, yüksek ısılara sahip elektrikli cihazlar, ısıtma soğutma sistemleri gibi geniş bir alanda sı caklık ölçümü gerekmektedir. Bu termometrelerle bir yüksek gerilim hattının sı caklığı yerden ölçülebilmektedir. Bu termometrenin kullanımı sonraki konularda anlatılacaktır. Ayrıca endüstride yüksek dereceli sanayi fırı nlarının sı caklıklarını ölçmek için özel adı pirometre olan aletlerden yararlanılır. Yüksek dereceli fı rı nı n içerisine termometre konulamayacağı için pirometre denilen alet geliştirilmiştir. Bu aletin sı caklığı algılayan kısmı fı rını n içinde, ölçme yapan kı smı ise fı rı nı n d ışındadır. Sı caklığı algılayıcı kı smı termokupl elemanlıdır. Bununla ilgili bilgileri ileriki modülerde alacaksınız. 6.5. Termometrelerin Kullanımı Termometre kullanımında dikkat edilecek en önemli unsur sı caklığı ölçülecek ortam ya da nesnenin nasıl veya nerede olduğunun bilinmesidir. Bir odanın sı caklığı ölçülecekse termometre ortalama bir değere sahip olan yerde olmalıdır. Ölçümü, odada bir ısı kaynağının yanında yaparsak olması gerekenden fazla bir değer ölçmüş oluruz. Bir elektrikli cihazın sı caklığı ölçülecekse cihazın durumuna göre sıcaklığın en iyi algılanabileceği yerden ölçme yapılmalıdır. Termometre problarının cihaza iyi temas etmesi sağlanmalıdır. Elektronik ekranlı termometrelerde okuma iş lemi yaparken birime dikkat etmeliyiz. Çünkü bu aletler birimi santigrad, fahrenheit ya da kelvin olarak gösterme özelliğine sahip olarak dizayn edilmiş olabilir. İnfrared termometrelerle sıcaklık ölçülmesi ise şu şekilde yapılmaktadır: Sıcaklığı ölçülecek parçaya ya da cisme lazer ışık yollanır. Bu ışık aletten geri yansır. Yansıyan ışık ile gönderilen ışık arasındaki sinyalin farkı aletin elektronik devresinde değerlendirilerek ekrana yansıtılarak ölçüm gerçekleşir. 47 Resim 6.3: İnfrared termometreler 6.6. Kullanılacak Ortama En Uygun Termometrenin Seçimi Resim 6.4: Kalem tipi termometre Ölçüm yapacağımız ortama en uygun termometreyi seçebilmek için termometre çeşitleri ve kullanım yerlerini öğrenmeliyiz. Bunun için çeşitli termometre resimleri gösterilmiş ve nerelerde kullanıldıkları anlatılmıştır. Önceki sayfada kalem tipi bir termometre görülmektedir. Alet küçük bir pille çalışır. Sıcaklık sayısal olarak ekrandan görülmektedir. Bir cismin sıcaklığı rahatlıkla ölçülebilir. 48 Resim 6.5: Çeşitli tiplerde termometreler Yukarıdaki resimde çeşitli tiplerde termometreler görmektesiniz. Oda tipi, masa tipi, cihaz tipi olan termometrelerin yanında bir de sı caklık değerini bir kağıda kaydedebilen termometreler de mevcuttur. 49 UYGULAMA FAALİYETİ Bulunduğunuz laboratuarın sıcaklığını ölçünüz. İşlem Basamakları Öneriler Çalışma ortamının ölçüm yapmaya uygun olduğunu kontrol ediniz. Laboratuar güvenlik kurallarına uyunuz ve iş önlüğünüzü giyiniz. Ölçülecek s ı caklığın tipini belirleyiniz. Sıcaklığı ölçülecek olan bir cisim, malzeme veya bir sıvı olabilir. Hangi tür bir ölçüm yapacağınızı tespit etmelisiniz. İstenilen ölçümü hatasız olarak gerçekleştiriniz. Kullandığınız termometrenin çalışma prensibini ya da nasıl kullanıldığını hatırlamak için bilgi sayfalarında termometrelerin kullanımı konusuna ya da aletin kullanma kitapçıklarına bakabilirsiniz. UYGULAMA FAALİYETİ 50 PERFORMANS DEĞERLENDİRME Uygulama faaliyeti sonunda, a ş a ğıdaki tabloda verilen i ş lemlerin karşılarına değerlendirme yapınız. Değerlendirme sonunda başarısız olduğunuz i ş lemleri tekrar uygulayınız. DEĞERLENDİRME ÖLÇÜTLERİ Evet Hayır Ölçülecek sıcaklığa göre termometreyi belirlediniz mi? Termometreyi ölçüme hazırladınız mı? Termometreyi ölçülecek yere yerleştirdiniz mi? Termometrenin gösterdiği değeri okudunuz mu? Okunan değeri diğer sıcaklık birimlerine çevirdiniz mi? Termometrenin bakımını yaparak yerine yerleştirdiniz mi? PERFORMANS DEĞERLENDİRME 51 ÖĞRENME FAALİYETİ-7 Herhangi bir e ğ imi ilgili ölçü aletlerini kullanarak hatasız ölçebilecek, hesaplayabilecek diğer açı birimlerine dönüştürebileceksiniz. Ast ve üst katlarına çevirme işlemini yapabileceksiniz. Eğimin tanımını internet ortamından, kütüphaneden ve ders kitaplarından araştırınız. Eğimi ölçen cihazlar hakkında internet ortamından ve kütüphaneden yararlanarak bilgi edininiz. Bulduğunuz bilgileri düzenleyerek sınıf ortamında arkadaşlarınıza sununuz. 7. EĞİM HESABI YAPMAK 7.1. Eğim Herhangi bir cismin yatay düzlemle yaptığı açı eğim olarak tanımlanır. Tanımdan da anlaşılacağı gibi daha önce gördüğünüz matematik derslerinde bahsettiğiniz açı bize belirlediğimiz yere göre eğimi vermektedir. Eğim deyince açıdan bahsetmek gerekmektedir. Açının SI’daki birimi radyan(rad)’ dı r. Yani bir çemberde uzunluğu yarıçapa eş it yayın merkezle yaptığı açı olarak tanımlanır. Endüstride ise açı birimi olarak derece kullanılmaktadır. Derece, bir çemberin 360’a bölünmesiyle elde edilir. Şekil 7.1: Bir cismin eğimi AMAÇ ARAŞTIRMA ÖĞRENME FAALİYETİ–7 52 360 derece 2? radyan olarak değerlendirilir. Bir derece 60 dakikaya ve bir dakika 60 saniyeye bölünmüştür. 7.2. Bir Eğimin Açısının Ölçülmesi Bir eğimin açısını ölçmek için teknolojinin gelişmesine paralel olarak iletki ( açı ölçer) yerine dijital ölçü aletleri üretilmiştir. Resim 7.2’de bir açı ölçer görüyorsunuz. Resim 7.2: Dijital bir açı ölçer Yukarıdaki açı ölçerin özellikleri • Açıların belirlenmesi daha hızlı, daha hassas ve daha ekonomik • Açıların iş parçaları üzerine hassas aktarımı • Ön ve arka tarafta 2 adet iyi okunabilir ekran Diğer avantajlar • Entegre edilmiş, a şınmasız ve ısıya duyarsız hassas açı belirleyici sayesinde sürekli olarak en yüksek hassasiyet • Ayarlama gerekli değil • Tuşa basarak ölçüm sonuçlarının kaydedilmesi için tutma fonksiyonu • Sağlam & kompakt Resim:7.3: Bir lavabonun açısının ölçülmesi 53 7.3. Eğimin Hesaplanması Eğim, bir yüzeyin yatay düzlemle düşey düzlem arasındaki bir konumda olması, yani bir açı farkıyla durması demiştik. Buradan eğimi hesaplayabilmek için: Eğim = Yükseklik ( m ) × 100 / Yatay Uzaklık yazabiliriz. Ayrıca matematik dersinin trigonometri bölümüne bakınız. ÖRNEK: A – B arasındaki uzaklık 1 / 600000 ölçekli haritada 4 cm gösterilmiştir. Aralarındaki yükseklik farkı 1200 m olduğuna göre, A – B arasındaki eğim binde kaçtır? ÇÖZÜM: A – B arasındaki gerçek uzaklık: 4 × 6 = 24 km olduğuna göre Eğim = Yükseklik farkı ( m ) / Yatay Uzaklık ( m ) × 1000 Eğim = 1200 / 24000 × 1000 Eğim = % 0 50 ( binde elli ) olarak bulunur. DİKKAT: Eğim yüzde ( % ) olarak hesaplanırken 100 ile, binde ( % 0 ) olarak hesaplanırken 1000 ile çarpılır. Denge ölçümü için dijital eğim ölçerler ve su terazisi kullanılmaktadır. Dijital Eğim Ölçerler Şekil 7.4: Dijital eğim ölçer Resim 7.5: Dijital eğim ölçer Yukarıdaki eğim ölçerin özellikleri Açıları ° cinsinden veya eğimleri % cinsinden ölçer. 0° veya 90°'de akustik sinyal vericidir. Yön okları, yatay veya dikeye sapmayı gösterir. 54 Diğer avantajlar Kafa seviyesi üzerindeki çalışmalarda ölçüm değerlerinin otomatik çevrilmesi Tuşa basarak ölçüm sonuçlarının kaydedilmesi için tutma fonksiyonu Eğik konmuş, kolay okunabilir ekran Sağlam ve kullanışlıdır. 2 adet su kabarcığı su terazisi olarak da kullanılmasını sağlar. 7.4. Su Terazisi Kullanımı Resim 7.6: Su terazisi 1 Resim 7.7: Su terazisi 2 Su terazisi yüzeylerin eğim durumunu belirlemek için kullanılır. Örneğin, bir çamaşır makinesinin yerleştirileceği zeminin çalışma verimi ve sarsıntılar için eğ imsiz olması gerekir. Su terazisi zemine veya yüzeye yerleştirilir. Alet üzerinde bulunan cam içindeki sıvıda bulunan havanın, cam üzerinde biçimlendirilmiş bölmede 0 noktasında olması bize zeminin veya yüzeyin eğimsizliğini gösterir. NOT: Aynı işi dijital eğim ölçerle de yapabilirsiniz. 55 UYGULAMA FAALİYETİ Bulunduğunuz sınıfta herhangi bir eşyanın eğimini ölçünüz. İşlem Basamakları Öneriler Ölçülecek eğimi ölçü aleti ile ölçünüz. Ölçü aleti ile gerekli açıyı ölçmek için belirleme yapınız. Ölçü aleti ile gerekli mesafeleri ölçünüz. Hesaplamaları yapınız. Bilgi sayfalarına bakınız. Ölçü aletini depodan alınız. Eğimi ölçecek yere tam olarak yerleştiriniz. Ölçü aletinin gösterdiği değeri doğru bir şekilde kaydediniz. UYGULAMA FAALİYETİ 56 PERFORMANS DEĞERLENDİRME Uygulama faaliyeti sonunda, a ş a ğıdaki tabloda verilen i ş lemlerin karşılarına değerlendirme yapınız. Değerlendirme sonunda başarısız olduğunuz i ş lemleri tekrar uygulayınız. DEĞERLENDİRME ÖLÇÜTLERİ Evet Hayır Eğim ölçeri ölçüme hazırladınız mı? Eğim ölçeri düzgün bir şekilde açtınız mı? Eğim ölçeri ölçülecek yerlere yerleştirdiniz mi? Eğim ölçerin gösterdiği değeri okudunuz mu? Eğim ölçerin bakımını yaparak yerine yerleştirdiniz mi? PERFORMANS DEĞERLENDİRME 57 ÖĞRENME FAALİYETİ-8 Herhangi bir fiziki hareketin ilgili ölçü aletlerini kullanarak enerjisini, gücünü ve yapılan işi doğru olarak ölçebilecek ve hesaplayabileceksiniz. Bu değerleri diğer birimlerine dönüştürebileceksiniz. Ast ve üst katlarına çevirme işlemini yapabileceksiniz. İşin tanımını, birimlerini ve iş ölçme cihazları hakkında kütüphane, internet vb. yerlerden yararlanarak ön bilgi şeklinde hazırlayınız. Güç tanımını ve gücü ölçmek için kullanılan aletler hakkında kütüphane, internet vb. yerlerden yararlanarak bilgi notları hazırlayınız. Enerjinin tanımını, çeşitlerini ve iş ile ilişkisini araştırarak doküman haline getiriniz. Sınıfınızdaki arkadaşlarınızı bu konuda bilgilendiriniz. 8. İŞ, ENERJİ VE GÜÇ ÖLÇÜMÜ 8.1. İşin Tanımı Günlük yaşamımızdaki her türlü bedensel ve zihinsel faaliyetlere ‘’iş yapıyoruz’’ deriz. Ancak bu faaliyetlerin yapımı fiziksel anlamda bir iş ifade etmez. Örneğin: Masamızda oturup ders çalışırken iş yaptığımız halde, fiziksel anlamda iş yapmış olmayız. Ama yere düşürdüğümüz kalemi alan insan iş yapmış olur. İşi şöyle tanımlayabiliriz: Bir kuvvetin bir cisme etki ederek ona konum değişikliği kazandırması olayı iş olarak tanımlanır. Kuvvetin sabit olması ve alınan yol ile uygulanan kuvvetin aynı doğrultuda bulunması durumunda oluşan iş, kuvvet ile alınan yolun çarpımına eşittir. W = F x ?L Denklemde; W = Yapılan iş (joule, J), F = Kuvvet (newton, N), ?L = Yol (metre, m) dir. AMAÇ ARAŞTIRMA ÖĞRENME FAALİYETİ–8 58 Şekil 8.1: Cisme uygulanan kuvvet ve aldığı mesafe NOT: Bir cisme kuvvet uyguluyor ve cisim hareket etmiyorsa burada iş söz konusu değildir. Cisim iş yapıyor’ denebilmesi için cisim yer değiştirmek zorundadır. Şekil 8.2: Cisme ? açısı ile F kuvvetinin uygulanması Şekil 8.2’de görüldüğü gibi, bir F kuvveti ? açısı yaparak cismi A noktasından B noktasına L kadar yer değiştirdiğini varsayarsa F’ in x doğrultusundaki bileşeni F X ile gösterilirse F tarafından yapılan iş: Bu iki formülden yararlanılarak; W = F x x ?L olacaktır (bu durumda F? = F? * cos ? olacaktır). W = F x * Cos ? * ?L olur. ÖRNEK: Sürtünmesiz bir ortamda bir cihaz 40 Newton’luk bir kuvvetle itilmektedir. Bu cihaza 15 metre yol aldırıldığına göre harcanan işin miktarını hesaplayınız. ÇÖZÜM: İş = kuvvet * yol W = F * L W = 40 * 15 W = 600 Nm 59 8.2. İşin Birimleri SI sisteminde kuvvet birimi Newton, alınan yolun birimi metre olduğundan iş in birimi Newton çarpı metredir (Nm). Bu birim SI sisteminde JOULE (JUL) olarak adlandırılır. ( 1 joule 1 newton*metreye eşittir.) Bir joule, bir newtonluk kuvvet tarafından, kuvvetin doğrultusuna paralel olarak bir metrelik bir uzaklık boyunca etkimesiyle yapılan iştir. Joule ile diğer birimlerin dönüşümleri 1 ayak. Pound ( ft.Ib) 1,356 joule 1 erg 1? 10 -7 joule 1 elektronvolt (eV) 1,602 ? 10 -19 joule Tablo 8.1: Diğer birimler ve joule Buraya kadar işi fiziksel olarak öğrendiniz. Şimdi de elektriksel olarak işi ele alalım. 8.2.1. Elektriksel İfadeyle İş İş, birim zamanda belli bir enerji harcayarak bir olayın gerçekleşmesi (ı sı , ışık , manyetik alan elde etme vb.) olarak tanımlanır. Elektrikle çalışan bir alıcının harcadığı enerji miktarı arttıkça gördüğü iş de o oranda artar. Elektrikte iş W harfiyle gösterilir. İş birimi, wattsaat (Wh)' tir. Devreye bağlı 1000 W (1 kW) gücündeki alıcı, bir saat boyunca çalışıyorsa yaptığı iş 1 kWh'tir. İşin yapılması için geçen süre t ile ifade edilir, birimi de saattir. İşin formülü: iş = güç × zaman ise, W = p × t olarak bulunur. İşin birimi iş = güç × zaman ise iş = watt × saat tir. Sembolik olarak wh olarak ifadesini bulur. (1kw’lık bir cihaz 1 saat boyunca çalıştırılırsa 1 kwh iş yapmış olur.) Bu bilgilerden sonra konuyu pekiştirmek için bir örnek yapalım. ÖRNEK: 5 kw’lık bir elektrik cihazı 360 dakika süresince çalıştırılacaktır. Bu elektrik cihazının yaptığı işi hesaplayınız. ( 1 saat 60 dakikadır. ) 60 ÇÖZÜM İş = Harcanan güç × Zaman ( 360 dakika 6 saat’tir ) W = p × t W = 5 × 6 W = 30 kwh olarak bulunur. Elektrikte, yapılan işi ölçen cihazlara “elektrik sayacı” denir. Sayaçlar, elektrik enerjisini kilowatt– saat cinsinden ölçen ve kaydeden cihazlardır. Elektrik enerjisinin sanayide kullanılmaya başlamasıyla büyük miktarda enerji tüketilmeye başlanmıştır ve bu tüketimin maliyetini ortaya ç ı karmak için sayaçlar geliştirilmiştir. Bu gelişmeyle elektronik sayaçları ve endüksiyon sayaçları geliştirilmiştir. Basit yapıları, hassasiyetleri, dayanıklılığı, bakıma az ihtiyaç duymaları, maliyetinin düşük olması, güvenirliliği gibi nedenlerle endüksiyon sayaçları daha çok kullanılmaktadır. Endüksiyon sayaçları; akım bobini, gerilim bobini, numaratör ve alüminyum disk düzeneğinden meydana gelmiştir. Elektronik sayaçların bağlantıları her birinden farklı olup sayaç bağlantı şemaları sayaç üzerinde verilmektedir. Aşağıda evlerimizde kullandığımız bir fazlı endüksiyon sayacının resmini görüyorsunuz. Resim 8.3: Bir fazlı aktif sayaç 61 Şekil 8.4: Bir fazlı sayacın devreye bağlantısı Resim 8.5’te ve 8.6’da elektronik sayacın resmini ve bağlantı şemasını görüyorsunuz. Resim 8.5: Elektronik sayaç 62 Şekil 8.6: Elektronik sayacın bağlantısı 8.3. Güç Birim zamanda üretilen veya tüketilen enerjiye ya da birim zamanda yapılan işe güç denir. Örnek: Bir elektrikli ısıtıcının birim zamanda harcadığı enerji aynıdır. Ama zaman ilerledikçe harcadığı toplam enerji geçen zamanla artmaktadır. Güç saniyede yapılan iş i verir. SI birim sisteminde iş joule ile, zaman saniye ( s ) alındığında olur. SI sisteminde joule/ saniyenin karşılığı Watt’ tır. W harfiyle ifade edilir. Kısaca: WATT: 1 saniyede 1 joule’ lik iş yapan cihazın gücü olarak tanımlanır. ÖRNEK: Sürtünmesiz yatay bir düzlemde durmakta olan bir cisme, hareketi doğrultusunda F= 10 N luk sabit bir kuvvet uygulanıyor. Cisim 60 saniyede 100 m yer değiştiriyor. F Kuvvetinin yaptığı işi ve harcadığı gücü hesaplayınız. ÇÖZÜM W = F × L = 10 × 100 = 1 000 Joule P = W / t = 1000 / 60 P = 16,6 Watt süre geçen için yapmak İşi İş Güç = t W P = saniye joule Güç = 63 8.4. Güç Birimleri Birimin Adı Sembolü Watt cinsinden değeri Gigawatt Gw 1 000 000 000 W Megawatt MW 1 000 000 W Kilowatt kW 1 000 W Watt w 1 W miliwatt mw 0,001 W Tablo 8.1: Güç birimleri NOT : WATT birimleri 1000’er 1000’ er küçülür ve 1000’er 1000’ er büyür. ÖRNEK: 400 miliwatt kaç watt’ tır? ÇÖZÜM : 1 watt 1000 miliwatt olduğuna göre 400 / 1000 = 0,4 watt’ dır. ÖRNEK: 20 kilowatt kaç watt ettiğini bulunuz? ÇÖZÜM :1 kilowatt 1000 watt olduğuna göre 20 × 1000 = 20 000 watt ‘dır.. 8.4.1. Elektrik Gücü ve Birimi Elektrik alıcılarının birim zaman içinde (saniyede) yaptıkları işe elektrik gücü denir. Elektrikte güç, alıcının çektiği akım ile gerilimin çarpımıdır. Güç, P harfi ile gösterilir. Elektrik gücü birimi: joule/saniye ya da watt (vat)’tır. t zamanı sadeleşirse; Zaman İş Güç = t W P = t t I V P * * = 64 denklemi bulunur. P = Güç, birimi watt V = Uygulanan gerilim, birimi volt I = Alıcıdan geçen akım, birimi amper R = Alıcının direnci, birimi ohm (om)’dur. Kısaca; güç birimi watt için: 1 voltluk gerilim altında 1 amper akım geçiren alıcının gücü 1 watt’tır denir. ÖRNEK: Bir elektrik cihazı 220 voltluk şebekeden 5 amper akım çekmektedir. Bu cihazın gücünü hesaplayınız. ÇÖZÜM: Güç = Gerilim × Akım, P = V × I P = 220 × 5 P = 1100 W = 1,1 kilowatt olarak sonuç bulunur. ÖRNEK: Bir alıcı 60 voltluk bir gerilimle çalışırken 3 amper akım çekmektedir. Bu alıcının gücünü hesaplayınız? ÇÖZÜM: P = V × I P = 60 × 3 P = 180 W olarak sonuç hesaplanır. Buraya kadar ö ğ rendiklerinizi grup arkadaşlarınızla tartışınız. Anlamadığınız yerleri lütfen ö ğ retmeninize sorunuz. Ö ğ rendiğinizden eminseniz, gücün diğer birimlerini öğ renmek üzere bir sonraki sayfaya geçiniz. I V P * = 65 8.5. Diğer Güç Birimleri GÜÇ BİRİMLERİ 1 kilowatt ( kw ) 1 kw 102 kg-m/sn 1 kg-m/sn 9,81× 10 -3 kw 1 kg – m / sn 1 kg-cal/sn 4,19 kw 427 kg-m/sn 1 beygir gücü ( metrik ) 0,736 kw 75 kg-m/sn 1 beygir gücü(hp) 0,746 kw 76,04 kg-m/sn 1 İngiliz ısı birimi / saniye (BTU/sn ) 1,06 kw 427 kg-m/sn Tablo 8.2: Güç birimleri Endüstride kullanılan elektrik motorlarının gücü watt (vat), kilowatt cinsinden veya beygir gücü ( BG) cinsinden ifade edilir. 736 Watt 1 BG’ e eşittir. Başka ifadeyle 1,36 BG , 1 kW’a eşittir. ÖRNEK: Bir motorun gücü 3000 watt ise bu motorun gücü kaç beygir gücüdür? ÇÖZÜM: 736 watt 1 beygir gücü ise 3000 watt; 3000 / 736= 4,07 beygir gücü bulunur. ÖRNEK: Bir motorun gücü 5 BG olduğuna göre motorun gücü kaç watt’ tır? ÇÖZÜM: 1 BG 736 watt olduğuna göre; 5 × 736 = 3680 watt olarak bulunur. Buraya kadar geldiğine göre artık gücü tanımlıyor, birimlerini biliyor ve formülleriyle hesap yapabiliyorsunuz. Aynı hassasiyetle dikkatini ve ilgini vererek lütfen devam ediniz. 66 8.6. Enerji Enerji, etrafımızdaki birçok olayın gerçekleşmesine neden olmaktadır. Gündüz vakti güneşin dünyamızı aydınlattığını ve etrafı ısıttığını, akşam olunca sokak lambalarının yanarak etrafı aydınlattığını, yediğimiz yiyecekler sayesinde hareket edebildiğimizi, aküler sayesinde arabamızın çalıştığını vb. görmekteyiz. Bütün bu enerji olaylarını aşağıdaki gibi tanımlayabiliriz. Bir işi yapabilme kabiliyeti veya etki oluşturma yeteneği enerji olarak tanımlanır. Şekil 8.7 Günlük yaşantımızda enerji maddeyi ısıtarak, hareket ettirerek ya da elektrikle yükleyerek kendini gösterir. Bunlar içinde ısı, ışık, kimyasal, nükleer enerji gibi enerjilerden yararlanılır. Bir i ş yapabilmek için mutlaka bir enerjiye ihtiyaç duyulmaktadır. Örneğin; evlerimizde kullandığımız elektrik enerjisi, ışık enerjisine dönüşür. Aynı zamanda ısı enerjisi de ortaya çıkmaktadır. Görüldüğü gibi enerji durumunu değiştirecek olursa kimyasal, fiziksel veya biyolojik değişimler olmaktadır. Başka bir örnekleme yaparsak kaleminizi masanın üzerinden alıp yukarı kaldırırsanız iş yapmış olursunuz. Kalemi bıraktığınızda yer çekimi kuvveti ile kalem yere düşer. Bu da yer çekimi kuvvetinin iş yaptığını dolayısıyla ortada bir enerji olduğunu göstermektedir. Bu enerji kalemi yukarı kaldırırken kazandırılmıştır. Enerjiyle iş birimleri aynı mı dı r? Gurubunuzla tartışınız. Sonra lütfen konuya dönerek devam ediniz. İş, enerjiye; enerji de iş e dönüştüğüne göre her ikisinin de birimlerinin aynı olması zorunluluğu vardır. SI birim sisteminde enerji ve iş birimi joule olarak karşımıza çıkar. ÖRNEK: Sürtünmesiz bir ortamda 20 Newton’luk bir kuvvet bir cismi 5 metre uzağa taşımaktadır. Yapılan iş ve cisme kazandırılan enerjiyi hesaplayınız. ÇÖZÜM: Enerji = İş = Kuvvet × Alınan yol 67 Enerji = İş = F * X = 20 × 5 Enerji = İş = 100 joule olarak hesaplanır. 8.7. Enerji Birimleri ENERJİ BİRİMLERİ 1 joule 981 gr-cm - 1 kg-m / sn 1 kg-m 9,81 × 10 7 joule 1 kw-saat 3,6 × 10 13 joule 367 × 10 3 kg-m 1 kg–cal 860 kw-sa 3,1562 × 10 8 kg-m 1 beygirgücü-saat(metrik) 1,36 kw-saat - 1 beygir gücü saat ( hp ) 1,341 kw-sa - 1 BTHU 3,41 × 10 3 kw-sa - Tablo 8.3: Enerji birimlerinin birbirine dönüşüm tablosu ÖRNEK: 20 joule kaç gram- santimetreye eşittir. ÇÖZÜM: 1 joule 981 gr-cm olduğuna göre; 20 * 981 =19620 gr-cm ye eşittir. 8.7.1. Enerji Çeşitleri Altı çeşit enerji vardır. Bunları sırayla tanıyalım. 8.7.1.1. Mekanik Enerji Hareket sonucu oluşan enerjidir. Maddelerin durumuna ve pozisyonuna bağlıdır. İki çeşittir: 68 Potansiyel Enerji: Cisimlerin bulundukları konum ya da şekil değişikliğine bağlı olarak sahip oldukları enerjidir. Örnek: Elinizdeki kalemin yere göre potansiyel enerjisi vardır. Örnekten de anlaşılacağı gibi bir cismi bulunduğu yerden daha yüksek bir yere götürmekle cisme potansiyel enerji kazandırılır. Şekil 8.9: Potansiyel enerji Potansiyel enerji yer değiştirmenin yanında cismin kütlesine ve yer çekimi ivmesine bağlıdır. Buna göre formülü: veya ile hesaplanır. Birimi joule’dür. Ep = Potansiyel enerji ( joule ) M = cismin kütlesi ( kg ) G = yer çekimi ivmesi ( 9,8 m/ sn 2 ) H = cismin yerden yüksekliği ( m ) ÖRNEK: 5 kg kütleli cisim 3 metre yüksekliğe kaldırılıyor. Cisme kazandırılan potansiyel enerjiyi hesaplayınız. ( g = 9,8 m/sn 2 ) ÇÖZÜM: Ep = m× g× h = 5 × 10 × 3 = 150 joule olarak hesaplanır. Kinetik Enerji: Hareket halindeki cisimlerin sahip oldukları enerjidir. Elimizdeki kalemin masanın üzerinde ileri doğru itersek cismin yeri, yer değişikliğinden iş yapılıyor diyorduk ve enerji kazanımı söz konusuydu. İşte bu enerjiye kinetik enerji denir. h G E p * = h g m E p * * = 69 Kinetik enerji bir cismin kütlesine ve hızına bağlıdır. bağıntısıyla bulunur. ÖRNEK: m = 1000 kg’ lı bir araba 100 km/sn hı zla ilerlemektedir. Bu arabanın kinetik enerjisini hesaplayınız. ÇÖZÜM: Ek = ½ × m × V 2 = ½ × 1000 × 1002 = 5000 000 joule’dür. NOT: Cisimlerin hareketi sı rasında örneğin, yerden belli bir yükseklikten atılan bir cisim serbest bı rakıldığında yere doğru düşer. Cisim düşerken potansiyel enerjisi azalır kinetik enerjisi artar. Anlaşılacağı gibi potansiyel enerji kinetik enerjiye dönüşür. 8.7.1.2. Elektrik Enerjisi Cisimlerin atom yapısındaki elektronların hareket etmesiyle oluşan kuvvettir. ( - ) yüklü elektronlar ile (+) yüklü protonların karşılıklı itme ve çekme etkileşimi sonucu meydana gelmektedir. Elektrik enerjisi maddeye ait bir özelliktir. Gözle görülmez, ama etkisiyle hissedilir. Bugün aydınlatma için televizyon, çamaşır makinesi vb. ev aletlerinin çalışması için sıkça kullanılır. 8.7.1.3. Isı Enerjisi Maddeleri meydana getiren moleküllerin hareketi sonucu oluşur. Hareketlerin arttırılması daha fazla ısı enerjisi oluşumuna neden olur. Günlük hayatımızda evimizde kışın ısınmak, banyo ve mutfakta sı cak su elde etmek, yemek pişirmek için ısı enerjisinden yararlanılmaktadır. 8.7.1.4. Işık Enerjisi Örnek, güneştir. 8.7.1.5. Nükleer Enerji Hammaddesi uranyum ve plütonyum gibi a ğır atomların bölünmesi veya helyum hidrojen gibi hafif çekirdeklerin birleşmesi sonucunda ortaya çı kar. Günümüzde birçok ülkede nükleer enerjiden elektrik enerjisi elde edilmektedir. İki şekilde elde edilir. Maddenin parçalanması (fizyon) ve birleştirilmesi (füzyon ) ile ortaya çıkar. 8.7.1.6. Kimyasal Enerji Kimyasal tepkime sonucunda ortaya ç ı kan enerjidir. Günlük hayatımızda kullandığımız pil, akü vb. enerjiler kimyasal enerjidir. Yukarıda öğ rendiğiniz bilgiler ışığında “Bu enerji çeşitleri birbirine dönüştürülebilir mi?” sorusunu arkadaşlarınızla tartışarak bir sonuca varınız. 2 * * 2 / 1 v m E k = 70 Bir önceki sayfadaki soruya bir örnek: Baraj gölünde toplanan su bir potansiyel enerjiye sahiptir. Barajdaki su kapaklar açılarak aşağıya doğru bı rakılırsa suyun potansiyel enerjisi, kinetik enerjiye dönüşür. Kinetik enerji türbinlerin kanatlarını çevirir bunun sonucu alternatörlerin milini döndürmesi sonucu elektrik enerjisi sağlanır. Elektrik enerjisi de evimize kadar taşındığında ısı ve ışık vs. olarak kullanılır. Görüldüğü gibi yukarıda bahsettiğimiz enerji türleri birbirine dönüştürülebiliyormuş. 8.8. İş, Güç ve Enerji Problemleri SORU-1) Bir öğrenci 20 Newton kuvvet uygulayarak bisiklete 1000 metre yol aldırıyor. İşi hesaplayınız. Cevap: F = 20 N, X = 1000 m verildiğine göre; W = F × X = 20 × 1000 = 20000 joule’ dür. SORU-2) 1600 Watt’ lı k bir ısıtıcı 5 saat boyunca çalıştırılırsa, bu ısıtıcının yaptığı iş i hesaplayınız. Cevap: P = 1600 Watt = 1,6 kW t = 5 saat verildiğine göre; W = P × t = 1,6 × 5 = 8 Kwh olarak hesaplanır. SORU-3) Bir asker 10 metre uzunluğundaki bir halata tı rmanmaktadır. Bu asker 70 kg olduğuna göre ve 10 metrelik halata 10 saniyede tırmandığına göre askerin gücünü bulunuz? Cevap: P = W/ t P = mgh / t P = 70×9,8×10/10 P = 686 joule/ sn veya 686 watt’ dır. SORU-4) Bir elektrik motoruna 110 volt uygulanmıştır. Bu motor 5 amper akım çektiğine göre motorun gücünü bulunuz. Cevap: P = V × I P = 110 × 5 P = 550 Watt olarak hesaplanır. 71 SORU-5) Bir öğ renci yerdeki m = 30 kg olan cismi 10 metre yüksekliğindeki bir yere kaldırıyor. Bu cismin 10 metrede kazandığı potansiyel enerjiyi hesaplayınız.( g = 9,8 m/sn 2 ) Cevap: m = 30 kg , h = 10 metre verildiğine göre; E p = m× g × h E p = 30 × 9,8× 10 E p = 2940 joule’ dür. SORU-6) m = 60 kg’ lı k bir öğ renci 30 m/sn hı zla koşmaktadır. Bu öğrencinin kinetik enerjisini bulunuz. Cevap: 2 2 1 v m Ek * = olduğuna göre; E k = 2 30 60 2 1 * * E k = 27000 joule olarak hesaplanır. 72 UYGULAMA FAALİYETİ Aşağıda elektrik sayacını devreye bağlayarak bir alıcının yaptığı iş i ve alıcının enerjisinin ölçülmesi uygulaması anlatılmıştır. İşlem Basamakları Öneriler Ölçülecek i ş , güç ve enerjiye göre ölçü aletini belirleyiniz. Ölçümü yapınız. Laboratuar k ı yafetini giyiniz. Laboratuar deposundan elektronik sayacı seçiniz. Herhangi bir alıcının yaptığı iş i ölçmek için elektrik sayacını ö ğ retmeninizle beraber devre bağlantısını yapınız. (Alıcı olarak bir lamba, ısıtıcı vs. kullanılabilir). Bağlantıyı yapabilmek için bilgi sayfasındaki şekil 8.2 ve 8.3’e bakabilirsiniz. Devreye enerji uygularken bağlantı kablolarına dokunmayınız. Lambayı ya da ısıtıcıyı 10 dakika çalıştırarak ne kadar enerji harcadığını elektrik sayacının ekranından tespit ediniz. Bulduğunuz değer alıcınızın 10 dakikada harcadığı enerjidir. Başka bir deyişle 10 dakikada yaptığı iştir.(Sayaçtan okunan değerin biriminin kw olduğunu unutmayınız). Şimdi lambanın ya da ısıtıcının 1 saatteki harcadığı enerjiyi ya da yaptığı iş i bulmak için birim çevirmeleri konusunda ö ğ rendiğiniz gibi çevirme i ş lemiyle hesaplayınız. Bir saatte harcanan enerjiyi bulmakla alıcınızın gücünü de bulmuş oldunuz. Bulduğunuz değerleri diğer enerji birimlerine çeviriniz. Uygulama faaliyetini rapor haline getirerek öğretmeninize sununuz. UYGULAMA FAALİYETİ 73 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME Aşağıdaki soruları cevaplandırınız. 1. Bir kuvvetin bir cisme etki ederek ona konum değişikliği kazandırılması olayına ……………………………….. denir. 2. SI birim sisteminde işin birimi ………………………………..’ dır. 3. Bir öğrenci masasını 50 newtonluk bir kuvvetle 50 cm iterse öğrencinin yaptığı iş ……………………………….. Nm’ dir. 4. Elektrikte işi ölçen cihazlara……………………………….. denir. 5. Birim zamanda yapılan iş……………………………….. olarak tanımlanır. 6. SI birim sisteminde gücün birimi ………………………………..’dır. 7. 2000 Watt ……………………………….. kilowatt’dır. 8. 1 beygir gücü ……………………………….. Watt’ dır. 9. Elektrik alıcılarının birim zamanda yaptığı işi ölçen alet ……………………………….. olarak isimlendirilir. 10. Bir işi yapabilme kabiliyetine ……………………………….. denir. 11. Bir öğrenci masasının üzerine çıktığında ……………………….…... enerjiye sahip olur. 12. Bir öğrencinin peşinden, 20 kg’lık bir köpek 20 m/sn hızla koşmaktadır. Köpeğin kinetik enerjisi……………………………….. joule’ dür. ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME DEĞERLENDİRME Cevaplarınızı cevap anahtarı ile karşılaştırınız. Yanlış cevaplandırdığınız sorular için öğrenme faaliyetini tekrarlayınız. Soruların tamamını doğru cevaplandırdıysanız diğer öğrenme faaliyetine geçiniz. ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME 74 ÖĞRENME FAALİYETİ-9 Herhangi bir kesiti, çapı ilgili ölçü aletlerini kullanarak hatasız ölçebilecek, hesaplayabilecek ve diğer kesit, çap birimlerine dönüştürebileceksiniz. Ast ve üst katlarına çevirme işlemini yapabileceksiniz. Çevrenizde bulunan işletmelere giderek (bobinajcı, torna-tesviye vs.) kumpas ve mikrometrelerle ilgili araştırma yapınız. Bu araştırmaları rapor haline getirip sınıfta arkadaşlarınıza sununuz. 9. KESİT VE ÇAP ÖLÇMEK 9.1. Kesitin Tanımı Kesit silindirik biçimli cisimlerin alanlarına kesit denir. Aşağıdaki şekli bir elektrik kablosu kabul edelim. Bu kablonun renkli gösterilen kı smının alanına biz kesit diyoruz. Kesiti S harfi ile gösteririz. Şekil 9.1: Kesit 9.2. Çapın Tanımı Çap, bir dairenin merkezinden geçen doğrunun daireyi kestiği noktalar arası mesafesine denir. AMAÇ ARAŞTIRMA ÖĞRENME FAALİYETİ-9 75 Görüldüğü gibi kesit ve çap farklı kavramlardır. Birisi alanı anlatırken diğeri uzunluğu anlatır. Şekil 9.2’de bir daireyi görüyorsunuz. Kı rmızı renkle gösterilmiş çizgi dairenin merkezinden geçmektedir. İşte bu çizginin uzunluğu dairenin çapıdır. Şekil 9.2: Daire 9.3. Çapın Hesaplanması Çapın matematiksel olarak hesaplanabilmesi için çapı hesaplanacak cismin alanı ya da çevresi verilmelidir. Matematik derslerinden bir dairenin alanının ve çevresinin formüllerini hatırlarsak çapı hesaplayabiliriz. Dairenin alanı : A= 2 r p Dairenin çevresi : Ç= r p 2 idi. Bu formüllerden r’yi, yani yarıçapı buluruz. Sonra çapı bulmak için de 2 ile çarparız. Çünkü çap yarıçapın iki katıdır. 9.4. Kesit ve Çap Ölçü Aletleri Kesiti ya da çapı ölçen aletlere kumpas veya mikrometre denilmektedir. Kumpas ve mikrometre arasında önemli farklılıklar vardır. Mikrometrenin ölçme hassasiyeti kumpastan daha fazladır. Mikrometre ile milimetrenin yüzde biri bazen de yapılışına göre milimetrenin binde biri mertebesinde ölçüm yapılabilir. Dönen bir vida sistemine göre çalışır. Uzunluğu, kesiti ya da çapı ölçülecek cisim vida milinin ucu (hareketli uç) ile gövdesinin ucu (sabit uç) arasına sı k ıştırılarak ölçüm yapılır. Kumpas daha çok iş parçalarının uzunluk, çap ve yüksekliklerini ölçmede kullanılır. 9.5. Kumpas Kullanımı Kumpaslar genel olarak analog ve dijital olmak üzere iki çeşittir. Resim 9.3’te analog bir kumpas görmektesiniz. Bir parçanın iç çapını ölçmek için parça iç çap çeneleri arasına, dış çap ölçülecekse dış çap çeneleri arasına alınır. 76 9.5.1. Analog Kumpas Kullanımı Bu kumpasların gövdesindeki cetvelin üst kısmıyla inç olarak, alt kısmıyla mm olarak ölçüm yapılır. Biz burada mm olarak ölçümü anlatacağız. Verniyer diye gösterilen kısım hareket ettirilerek parça gerekli sıkılıkta sıkılır. Üstteki sıkma vidası ise parçayı çenelerin arasına sabitler. Bundan sonra sıra değeri okumadadır. Resim 9.3: Kumpas Bunun için önce hareketli verniyerin gösterdiği değer, kumpas gövdesindeki cetvele bakarak okunur ve bir yere kaydedilir. Burada uzun çizgiler tam sayıyı, kısa çizgiler buçuklu sayıları gösterir. Sonra, hareketli verniyerin üzerindeki cetvelin çizgileriyle kumpas gövdesindeki çizgilerden hangisinin tam karşı karşıya geldiğine bakılır. Bu çizgi kumpas gövdesinde kaçı gösteriyorsa o sayı önüne sıfı r konularak alınır. Son olarak bu iki değer toplanır ve sonuç bulunmuş olur. ÖRNEK: Aşağıdaki kumpasın ölçtüğü çapı hesaplayınız. Şekil 9.4 ÇÖZÜM: Bu ölçümde dikkatle bakarsak hareketli ölçeğin sıfı r göstergesi 23 mm’yi biraz geçmiştir. Bu çizgiyi ne kadar geçtiğini bulmak için hareketli ölçekle sabit ölçekteki hangi çizginin çakıştığına bakarız. Bunun 7’nci çizgi olduğunu görüyoruz. O halde ölçülen uzunluk değeri: 23+0,7 = 23,7 mm olur. 77 ÖRNEK: Aşağıdaki kumpasın gösterdiği değeri hesaplayınız. Şekil 9.5 ÇÖZÜM: Bu ölçümde hareketli ölçeğin sıfı r göstergesi 6 mm çizgisini biraz geçmiştir. Hareketli ölçeğin çizgileriyle sabit ölçeğin çizgilerinden tam çakışan çizginin ise 9 ile 0 arasındaki çizgi olduğu görülüyor. Bu çizginin değeri 95’tir ve 0,95 mm alınır. Sonuç olarak iki değeri toplarsak; 6+ 0,95 = 6,95 mm’dir. 9.5.2. Elektronik Kumpaslar Elektronik kumpaslar, ölçülen değeri elektronik devresi sayesinde dijital olarak gösterir. Alet elektrik enerjisini gövdesindeki pillerden alır. Ölçme hatası çok azdır. Ölçümde zihinsel yorulma ve zaman kaybı en aza indirilmiştir. Ölçme hassasiyeti 0,01 mm ve 0,005 inç’tir. Üzerinde genellikle dijital gösterge ekranı, açma-kapama butonu, inç-mm butonu, sı fı rlama butonu, bekletme butonu ve bazılarında ise ölçülen değeri küçük yazdırma cihazlarında yazdırmak için bağlantı kı smı bulunur. Kumpaslarla ölçme iş lemi yaparken önce ölçülecek yüzeyler ve kumpas çeneleri temizlenir. Açma butonuna (ON) basılıp kumpas çeneleri kapatılır ve sıfı rlama butonuna basılarak ekran üzerindeki okuma değeri sıfırlanır. Bundan sonra kumpasla iç çap, dış çap, derinlik ve kademe boyutları ölçülebilir. Kumpasta ölçülecek parça çeneler arasına alınır. Sı kma vidası sı kı larak hareketli cetvel kı smın oynamaması sağlanır. Hareketli cetvelin gösterdiği değer okunur. Sonra verniyer bölüntüsü ile cetvel bölüntüsünde hangi çizgi tam karşı karşıya geldiğine bakılır. Bu çizginin gösterdiği rakam önüne 0 konularak alınır. Son olarak cetvelin gösterdiği değerle verniyerin gösterdiği değer toplanarak ölçüm gerçekleşmiş olur. 78 Resim 9.6: Dijital kumpas ÖRNEK: Aşağıdaki kumpasın ölçtüğü parçanın çapı ne kadardır? CEVAP: Hareketli cetvel 17’yi gösteriyor. Verniyer bölüntüsü ile cetvelin tam karşı karşıya denk gelen çizgi 8 olduğunu görüyoruz. Bu durumda verniyer 0,8 mm alınır. Bu iki değeri topluyoruz. 17+0,8=17,8 mm. ölçülmüş olur. 9.6. Mikrometre Kullanımı Mikrometreler de genel olarak analog ve dijital olmak üzere iki çeşittir. Bu ölçü aletleri mekanik kumandalı vida-somun sistemine göre çalışır. Kumpaslara oranla okuma hassasiyetleri daha fazladır. Vida ve somun sistemine göre ilerleme hareketi yapan vidalı milin bir devirdeki ilerleme miktarı, vida adımına göre ayarlanabilir. Ölçümlerde mikrometre üzerinde okunacak iki ölçek bulunur. Bunlardan birisi yatay eksende vida boyunca uzanır. Resimde yatay milimetrik ölçek olarak gösterilen kısı mdır. Üzeri 0,5 mm aralıklı çizgilerle belirtilmiştir. Mikrometrenin gövdesine sabitlenmiştir. Diğer ölçek ise vidayla beraber dönen dairesel bölümdür. Resimde skala çevirme kolu olarak görülen kısı mdır. Yüzük ölçek olarak da isimlendirilir. Bu ölçeğin dairesel yüzeyi 50 eş it parçaya bölünmüştür (Daha fazla sayıya bölüneni de vardır). Bu ölçek dönme sırasında yatay ölçek üzerinde kayar. Tam bir tur dönmesi ile yatay ölçek üzerinde 0,5 mm yol alır. Mikrometrenin yüzük ölçeğini bir çizgi kaydırdığımızda 0,5/50 =0,01 mm’lik bir hassasiyete sahip olduğunu bulmuş oluruz. Bu milimetrenin yüzde biri mertebesinde ölçüm yapılabildiğini gösterir. Mikrometrenin kısımları aşağıdaki resimde ayrıntılı olarak görülmektedir. 79 Resim 9.7: Mikrometre Bu mekanik mikrometrelerin yanında ölçüm değerini dijital olarak gösteren elektronik mikrometreler de mevcuttur. Tambur, vidalı mil ve dijital gösterge arasındaki bağıntı pillerden gelen enerjiyle çalışan elektronik devreyle sağlanır. Bu mikrometre üzerindeki bölüntülerle klasik metotla ölçüm yapılabilir. Dijital gösterge klasik okuma anındaki zihinsel yorulmayı ve ölçme zaman kaybını ortadan tamamen kaldırmıştır, çünkü ölçüm değerini ekrandan direkt olarak okuruz. Resim 9.8: Dijital mikrometre Bu mikrometre üzerinde bir gösterge ve 4 adet buton bulunur. Bu butonların adı ve görevleri şunlardır: Açma-Kapama Butonu (ON/OFF): Aletin elektronik sistemini çalıştırmak ve durdurmak için, yani kısaca açma ve kapama içindir. 80 İnç-mm Butonu: Ölçülmek istenen değerin birimini inç olarak ya da mm olarak görüntülemeyi sağlar (Bazılarında sadece mm yada sadece inç ile gösterilir). Sıfırlama Butonu: Ölçülen değerleri ya da göstergeyi sıfır yapar. Bekletme Butonu: Bu butona birinci defa basılınca ekrandaki değer sabitleşir. Mikrometre açılsa da kapansa da bu değer ekranda aynen kalır. Bu butona tekrar basıldığında ilk okunan değer kaybolur ve onun yerine mikrometrenin sıfır noktasından itibaren son ölçme noktasına kadar olan ölçme değeri ekranda görünür. Bu buton kademeli parçaların ölçümü ya da alınan ilk ölçü değerini, mikrometre iş parçasından dışarı alındıktan sonra okumak için kullanılır. Örneğin, mikrometreyle bir iletkenin çapını ölçmek isteyelim. Çapını ölçmek istediğimiz cismi vidanın ucu ile mikrometrenin sabit ucu arasına sıkıştırırız. Bunun için vidayı en arka bölümde cırcır denilen yerden yaparız. Bu vida belli bir yerden sonra sı kmaz ve boşa döner. Bu anda mikrometreyi sabitlemek için kilidi kapatırız. Yüzük ölçeğin kenarının yatay ölçekte hangi çizgiye yakın durduğuna bakarız ve bu değeri kaydederiz. Sonra yatay ölçeğin yatay eksendeki uzun çizgisinin yüzük ölçekte kaçı gösterdiğine bakarız. Bu değeri alırken önüne sıfır koyarız. Son olarak bu iki değeri toplayıp milimetre cinsinden birimini ölçmüş oluruz. ÖRNEK: Aşağıdaki mikrometrenin ölçtüğü çapı hesaplayınız. Şekil 9.9 ÇÖZÜM: Yatay milimetrik ölçekte her bir çizgi 0,5 mm demektir. Baktığımızda skala kovanı 2 mm’yi biraz geçmiş. Ondalık skala kovanı ise 25 ile 30 arasında 28 değerini gösteriyor. Bu değeri önüne 0 koyarak alırız. 0,28 mm olur. Bu iki değeri toplarız. Ölçüm değeri: 2+0,28 = 2,28 mm olur. 81 ÖRNEK: Aşağıdaki mikrometrenin gösterdiği değeri hesaplayınız. Şekil 9.10 ÇÖZÜM: Yatay milimetrik ölçeğin gösterdiği değer 18,5 mm’yi biraz geçmiş durumda. Ondalık skala kovanı ise 41 değerini gösteriyor. Bunu 0,41 alırız. Ölçüm sonucu 18,5+0,41 = 18,91 mm olur. 9.6.1. Mikrometre Kullanımında Dikkat Edilecek Hususlar Mikrometre darbelerden korunmalı. Mikrometre su, yağ ve sprey içinde kullanılmamalı. Mikrometre uzun süre kullanılmayacaksa pilleri çıkarılmalı. Temizleme aracı olarak tiner ve benzin gibi maddeler kullanılmamalı. İyi bir ölçme için iş parçasının ısısı ile mikrometrenin ısısı arasında fark olmamalıdır.(Ani ısı değişimi ve yüksek ısı mikrometreye zarar verir.) 82 UYGULAMA FAALİYETİ Bu öğrenme faaliyetinde iki uygulama yapacaksınız. Kumpasla bir parçanın boy, çap, derinlik gibi ölçülerini ölçeceksiniz. Mikrometre ile bir iletkenin çapını ölçeceksiniz. UYGULAMA FAALİYETİ-1 İşlem Basamakları Öneriler Ölçülecek kesit, çap tipine göre ölçü aletini belirleyiniz. Ölçü aleti olarak laboratuardan kumpası alınız. Ölçümü yapınız. Kumpası, çapını ölçmek istediğin parçanın ölçme çeneleri arasına alınız. Parçada daire şeklinde kı sı m varsa iç çap ölçek için iç çap ölçme çeneleri arasına alınız. Kilitleme vidasını s ı karak parçayı sabitleyiniz. Verniyerin gösterdiği değeri okuyunuz ve bir yere kaydediniz. Sonra verniyer çizgileriyle sabit ölçekte hangi çizginin çakıştığına bakınız. Bu değeri önüne 0 koyarak alınız. Bu iki değeri toplayınız. Eğer d ış çapını ölçecekseniz d ış çap ölçme çeneleri arasına alınız. İç çap ölçümünde anlatılan basamak-ları aynen uygulayınız. UYGULAMA FAALİYETİ 83 UYGULAMA FAALİYETİ-2 İşlem Basamakları Öneriler Ölçülecek kesit, çap tipine göre ölçü aletini belirleyiniz. Ölçü aleti olarak laboratuardan mikrometreyi alınız. Ölçümü yapınız. Çapını ölçmek istediğin iletkeni mikrometrenin ölçme yüzeyleri arasına alınız. Skala kovanını hareket ettirerek iletkene değecek kadar yaklaştırınız (Bu işlemde iletkeni ezmemeye dikkat etmelisiniz). İsterseniz cırcır denilen kısımla iletkeni normal bir sıkılığa kadar sıkabilirsiniz. Sonra milimetrik ölçeğin gösterdiği değeri okuyunuz ve bir yere kaydediniz. Ondalık ölçeğin yatay ölçek çizgisi ile çakıştığı çizgiyi tespit ediniz.(Bu değeri de önüne sıfır koyarak alınız) Son olarak bu iki değeri toplayınız. 84 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ÖLÇME SORULARI Aşağıdaki soruları cevaplandırınız. 1. Hangisi mikrometrenin kısımlarından değildir? A)Cırcır B)Ölçme yüzeyleri C)İç çap çeneleri D)Yatay milimetrik ölçek 2. Hangisi kumpasın kısımlarından değildir? A) Verniyer B)Ölçü mili C)Dış çap çeneleri D)Sıkma vidası 3. Mikrometreyle ölçüm yaparken yatay milimetrik ölçeğin gösterdiği değerle ondalık skala kovanının gösterdiği değer …………………… 4. Dijital mikrometrelerin analog mikrometrelere göre …………………… ………………… ………………………………………….…………..…………………...……………….... gibi üstünlükleri vardır. 5. Dijital mikrometrede ölçümün sonucunu inç olarak görmek istersek ……………………………………………………. butonuna basarız. 6. Elektronik kumpas elektrik enerjisini gövdesindeki ……………………alır. 7. Mikrometrede skala çevirme kolu olarak görülen k ı smın bir diğer adı …………………………………………………………olarak da isimlendirilir. 8. Ondalık skala kovanının gösterdiği değer ……………………………… olarak alınır. DEĞERLENDİRME Yukarıda kendi kendinizi değerlendirdiniz. Eğer cevap anahtarıyla kendi yaptıklarınızı karşılaştırdığınızda tümüne doğru cevap vermişseniz başarılısınız demektir. Sizi tebrik ederim. Bir sonraki faaliyete geçebilirsiniz. ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME 85 ÖĞRENME FAALİYETİ-10 Herhangi bir ekipmanın, cihazın, makinenin hı z ve devrini ilgili ölçü aletlerini kullanarak doğru olarak ölçebilecek, diğer hı z ve devir birimlerine dönüştürebileceksiniz. Ast ve üst katlarına çevirme işlemini yapabileceksiniz. Çeşitli araçlara ait hı z ölçen cihazları (kilometre göstergelerini) inceleyiniz. Yapılarını araştırınız. Bu bilgilere oto tamircilerinden, çevrenizde bulunan eski arabalardan vs. ulaşabilirsiniz. Elektrik motorlarının devir sayılarını ölçen aletleri (takometreler ya da turmetreler) inceleyiniz. Bunun için çevrenizde bulunan elektrikle ilgili işletmelerden (bobinajcılar, fabrikalar vs.) yararlanabilirsiniz. 10. HIZ VE DEVİR ÖLÇMEK 10.1. Hızın Tanımı Bir cismin birim zamandaki yer değiştirmesine hız denir. Örneğin, bir araba bir dakikada yüz metre yol alıyorsa bu arabanın dakikadaki hı zı 100 m’dir, deriz. Hı zı n tanımında verilen yer değiştirme kavramı cismin bulunduğu noktadan başka bir noktaya hareket etmesidir. Bu tanımdan hızın formülünü: olarak yazabiliriz. Burada: V=Hız X=Yol t=zaman’dır. 10.2. Hız Birimleri Hızın tanımından birimini çıkarabiliriz. Hız, yolun zamana bölümü olduğundan en çok kullanılan birim metre/saniye’dir. Kısaca m/s ile gösterilir. Eğer zamanı saat olarak alırsak yolu da kilometre alırız ve birimi km/sa olur. Uluslararası gösterimde saat h ile gösterildiğinden birim olarak km/h de kullanılabilmektedir. Bu gösterimlerde ‘sa’ ile yazılan saati, yalnız ‘s’ harfi ile yazılan saniyeyi gösterir. Saniye ‘sn’ ile de gösterilebilmektedir. Bunlardan başka mil/sa, knotts, feets/dak, feet/s gibi birimler de vardır. Bunların birbirine dönüşümü için aşağıdaki tabloyu inceleyiniz. AMAÇ ARAŞTIRMA ÖĞRENME FAALİYETİ-10 t X V = 86 HIZ BİRİMLERİ 1 km/h 0,62140 mil/h 1 km/h 0,53996 knotts 1 km/h 54,680 feet/dak 1 mil/h 1,609 km/h 1 mil/h 88 feet/dak 1 mil/h 0,86898 knotts Tablo 10.1: Hız birimleri 10.3. Hız Birimlerinin Birbirine Dönüşümü Hız birimlerini birbirine dönüştürmek için hem verilen yola hem de zamana dikkat etmeliyiz. Örneğin km/h’i, m/s’e çevirmek isteyelim. ÖRNEK: Saatteki hızı 90 km olan bir aracın saniyedeki hızını bulunuz. ÇÖZÜM: Burada hız V=90 km/sa verilmiştir. Biz bu hızı m/s’ ye çevireceğiz. Burada dikkat edeceğimiz husus birimde iki değişkenin olmasıdır. Verilen birimde saatte 90 km yol aldığı, istenen birimde ise saniyede kaç metre yol aldığıdır. Öyleyse hem km’ yi metreye hem de saati saniyeye çevirmeliyiz. 90 km = 90000 m olduğunu biliyorsunuz. Şimdi bir saatin saniye olarak karşılığını bulalım. Önce bir saati dakikaya çevirelim.1 saat = 60 dk. olduğuna göre; 1 dakikada 60 saniye olduğundan 60 ile 60’ı çarpacağız. 60 x 60 = 3600 saniye. Demek ki aracın hızı 3600 saniyede 90000 metre. Bize bir saniyedeki hız sorulduğuna göre 90000’i 3600’e böleriz. 90000 / 3600 = 25 m/s. Sonuç olarak aracın hızı saniyede 25 metredir, deriz. 87 ÖRNEK: 2: Saatteki hızı 5 mil olan rüzgarın hızı kaç feettir? ÇÖZÜM: Tabloya göre 1 km/h=88 feet/dak olduğuna göre, 5 mil/h’i bulmak için 5’i 88 ile çarpmamız gerekir. 5 x 88 = 440 feet/dak eder. 10.4. Hız Ölçü Aletleri Hızı ölçen aletler hangi alanda ölçüm yapıldığına göre değişir. Örneğin meteorolojide havanın hızı anemometre denilen araçla ölçülürken bir aracın hızı takometre ile ya da bir diğer adı kilometre saati ile ölçülür. Ayrıca radar denilen aletle de taşıtların hı zları ölçülür. Bir dönen makinenin (mesela bir elektrik motoru) dönme hızı ise takometre ya da turmetre ile ölçülür. Burada hı z devir anlamında olduğundan devir konusunda açıklanacaktır. Resim 10.1: Hız ölçer (anemometre) 10.5. Hız Ölçü Aletlerinin Kullanımı Yukarıda havanın hızını, yani rüzgar hızını ölçen aleti görmektesiniz. Bu alette hızın uygulandığı küçük bir pervane vardır. Pervaneye çarpan hava akımı bu pervaneyi döndürerek alette bulunan küçük bir dinamoyu döndürür. Dinamo gerilim üreterek elektronik devreye sinyal uygular. Bu sinyal devir olarak ekrana yansıtılır. Alet üzerinde hızın birimini m/s, km/h, knotts, feet/dak olarak okumak için buton vardır. 88 10.6. Devirin Tanımı Devir, bir cismin birim zamanda yaptığı tur sayısına denir. Tur demekle 360 derecelik bir dönüş kastedilmiştir. Devir genelde dönen cisimler için kullanılır. Örneğin; bir elektrik motorunun milinin dönme sayısı, bir araba tekerleğinin dönme sayısı gibi. 10.7. Devir Birimleri Devirin birimi yoktur. Devir belli bir zamandaki dönüş sayısı olduğundan birim kullanılmaz. Devri ifade etmek için ‘tur’ birim olarak kullanılabilmektedir. Bunun yanında devir/dak’da yine devir sayısını ifade eder. Bunu ifade için RPM kı saltması kullanılır. RPM’nin anlamı Revoluation Per Minutes’dir, yani dakika başına oluşan devir demektir. 10.8. Devir Birimlerinin Birbirine Dönüşümü Devir birimlerini birbirine dönüştürmek için yine hız birimlerinde olduğu gibi zamana göre dönüşüm işlemi yapmalıyız. Dakikadaki devir sayısının verildiğini ve saniyedeki devir sayısının istendiğini düşünelim; ÖRNEK::Dakikadaki devir sayısı 900 olan bir elektrik motorunun saniyedeki devir sayısını bulalım. ÇÖZÜM: 1 dakikada 900 devir yaptığına göre ve bir saniyede kaç devir yaptığı istendiği için 900’ü 1 dakikanın saniye değerine bölmemiz gerekir. 1 dakika = 60 saniyedir. 900 / 60 = 15 devir olur. 10.9. Devir Ölçü Aletleri Devir sayısını ölçen aletlere takometre ya da turmetre denilir. Takometrenin diğer adı takojeneratördür. Bu aletlerin birçok çeşidi vardır. Bunlar: Takojeneratörler • DC tako-jeneratör • AC tako-jeneratör Darbeli (palsli) turmetreler Stroboskoplar Kademeli (mekanik) takometreler Şimdi bu aletleri tanıyalım. 89 10.9.1. Tako-Jeneratörler En çok kullanılan ve en basit yapıya sahip takometreler bunlardır. Bilindiği gibi jeneratör elektrik üreten makinedir. Devri ölçülecek olan makinenin döndürme etkisi ile tako-jeneratör döndürülerek bir gerilim elde edilmesi sağlanır. Bu elde edilen gerilimin türüne göre iki çeşit tako-jeneratör vardır. Doğru akım üretene DC tako-jeneratör, alternatif akım üretene ise AC tako-jeneratör denir. Doğru akım ve alternatif akım hakkında gerekli bilgi ve becerileri ileriki modüllerde alacaksınız. Tako-jeneratörde üretilen gerilim bir ölçü aletinin ibresine yansıtılarak taksimatlandırılmış göstergede bir değer okunması sağlanarak ölçüm yapılır. Makine ne kadar hızlı dönerse tako-jeneratörde üretilen gerilim ve dolayısıyla ibrenin gösterdiği devir de o kadar çok olacaktır. Aşağıda bir takojeneratörün prensip şemasını ve resmini görüyorsunuz. Şekil 10.1: Tako jeneratör Bu tip turmetreler daha çok santrallerde elektrik üreten makinelerin devir sayılarını sürekli olarak gözlemek ve değişikleri anında kontrol etmek için kullanılır.100 d/dk. ile 35000 d/dak arasındaki değerlerde ölçüm yapabilirler. 10.9.2. Darbeli (Palsli) Turmetre Darbeli turmetre, makinenin dönen kı smının sinyal üretmesi prensibine göre çalışır. Bu dönen kısımdan sinyal üretilmesi optik ya da mekanik yöntemle yapılır. Ölçüm, dönen makinenin dönüşü başına kaç darbe ürettiğini saymasına dayanır. Bu darbeleri sayan ise aletin içinde bulunan dijital sayıcı devresidir. Optik yöntemli sinyal üretilen takometre ile şu şekilde ölçüm yapılır: Dönen makinenin miline yansıtıcı bir şerit yapıştırılır. Takometre dönen kı sma tutularak mile ışık gönderilir. Takometrenin gönderdiği ışığı milde bulunan şeridin geri yansıtması takometre içindeki dijital devreye bir darbe (pals) uygular. Bu devre, darbe sayısını ölçüm süresine göre dakika cinsine çevirerek takometre ekranına dakikadaki devir sayısı olarak yansıtır. Bu şekilde üç, beş saniye gibi kı sa bir sürede devir ölçülebilir. Bu optik yöntemli takometreler yaygın olarak kullanılır. 90 Mekanik sistemli darbe üretilerek devir ölçümünde ise makinenin miline bir dişli rotor (delikli saç paketi) konur. Darbeleri algılamak için de dişli rotor önüne sargılı bir daimi mıknatıs konulur. Dişli rotor döndükçe mıknatıs hava boşluğu değiştiği için bobinde darbe şeklinde bir gerilim üretilir. Bu gerilim takometre devresinde sayılarak devir ölçülür. 10.9.3. Stroboskoplar Önce bu kelimeyi açıklayalım. Bazen h ı zla giden bir arabanın tekerleğine baktığımızda tekerleğin dönmediği ya da geriye doğru döndüğünü hissederiz. İşte dönen parçaların duruyormuş ya da geri dönüyormuş gibi hissedilmesine stroskobik olay denir. Bazı makinelerin devir sayıları yukarıda anlatılan turmetrelerle ölçülemez. Çünkü bu tür makinelerin yanına yaklaşılamaz ya da yaklaşılsa tehlike oluşur. Bundan dolayı stroskobik olaya dayanarak ölçüm yapılır. Bu etkiden yararlanılarak biz makinenin devrini ölçebiliriz. Şöyle: Alet darbe şeklinde bir gerilim üretir. Üretilen bu gerilim alttaki neon lambayı çalıştırarak makine miline ışık yollar. Mile yapıştırdığımız beyaz banttan yansıyan ışık alete döner. Eğer bu yansıyan ışığın frekansı (saniyedeki sayısı) ile üretilen gerilimin frekansı eşit olursa alet, içindeki devre sayesinde üretilen sinyalin sayısını sayıya dönüştürerek ekrana yansıtır. Şekil 10.2 10.9.4. Kademeli (mekanik) Takometreler Bu alet kademeli devir sayılarını ölçmede kullanılır. Fazla kullanım alanı kalmamıştır. 10.10. Devir Ölçü Aletlerinin Kullanımı Bir takometreyle bir elektrik motorunun devrini ölçmek isteyelim. Bunun için elektrik motorunu çalıştırmalıyız. Takometremiz optik ya da mekanik olabilir. Mekanik takometre ile ölçüm yapmak için aletin ucu motor milinin ucundaki punto deliği denilen yere temas ettirilmelidir. Bu teması sağladıktan sonra alet, ekranda devri birkaç saniye sonra gösterir. Aletin mile değdirilen uçları kauçuktur. Bu uçlar değiştirilebilir. 91 Optik takometreler ise motor miline temas etmeden mile ışık göndererek ölçüm yapar. Bu takometrelerle devir ölçümü yaparken mil üzerine ışığı geri yansıtması için bir şerit yapıştırılır. Alet mile doğru tutularak ışık gönderilir. Birkaç saniye sonra devir ekrana yansır. Optik takometrelerin aynı zamanda temaslı ölçüm yapanları da vardır. Takometrelerin bazılarında birimleri RPM, metre/dak, feet/dak olarak gösterebilme özelliği de bulunmaktadır. Resim 10.2: Takometre (Turmetre) Takometre ile ölçüm yapmak için resimde görüldüğü gibi tutulur. Takometrenin ucu motorun milinin baş kısmında punto deliği denilen yere hafif bir basınçla bastırılarak tutulur. Ölçüm değeri ekrandan direkt olarak okunur. Resim 10.3: Optik takometre Yukarıda da infrared olarak yani lazer ışık yollayarak ölçüm yapılması görülmektedir. 92 UYGULAMA FAALİYETİ Laboratuarınızda bulunan bir elektrik motorunun devir sayısını ölçünüz. İşlem basamakları Öneriler Çalışma ortamının ölçme yapmaya uygun olup olmadığını kontrol ediniz. Gerekli güvenlik önlemlerini alınız. Ölçümü yapılacak, h ı z ı ve devri ölçülecek cihaz veya cisim tipine göre ölçü aletini belirleyiniz. Laboratuardan takometreyi seçiniz. (Her iki takometrede varsa önce normal takometreyle sonra optik takometreyle ölçüm yapınız.) Ölçümü yapınız. Laboratuarda bulunan elektrik motorunu, ö ğ retmeninizle beraber güvenli bir şekilde çalıştırınız. Takometreyi motor milinin punto deliğine uygun basınçla temas ettiriniz. (Bu sı rada el ya da kolunuzu motor miline teman ettirmemeye çalışınız.) Takometreden devri okuyunuz. Aynı ölçümü optik takometreyle yapabilmek için önce mile yansıtıcı bir şerit yapıştırınız (Bunun için önce motoru durdurmanız gerekir). Optik takometreden motor miline Resim 10.3’te görüldüğü gibi ışık yollayınız. Devri ekrandan okuyunuz. Elektrik motorunu durdurarak ölçü aletini kapatınız. UYGULAMA FAALİYETİ 93 PERFORMANS DEĞERLENDİRME Uygulama faaliyeti sonunda, a ş a ğıdaki tabloda verilen i ş lemlerin karşılarına değerlendirme yapınız. Değerlendirme sonunda başarısız olduğunuz i ş lemleri tekrar uygulayınız. DEĞERLENDİRME ÖLÇÜTLERİ Evet Hayır Turmetreyi ölçüme hazırladınız mı? Elektrik motorunu güvenli bir şekilde çalıştırdınız mı? Turmetreyi uygun basınçla punto deliğine yerleştirdiniz mi? Devri doğru olarak okudunuz mu? Elektrik motorunu durdurarak turmetreyi kapattınız mı? PERFORMANS DEĞERLENDİRME 94 ÖĞRENME FAALİYETİ-11 Herhangi bir ortamdaki ışık seviyesini ilgili ölçü aletlerini kullanarak hatasız ölçebilecek, diğer ışık miktarı birimlerine dönüştürebileceksiniz. Ast ve üst katlarına çevirme işlemini yapabileceksiniz. Foto elektrik piller hakkında internet ortamından ve kütüphaneden bilgi edininiz. Lüksmetre ile ilişkilendiriniz. Günümüzde ışık ölçüm cihazları hakkında sanayi bölgelerinde ve internet ortamında araştırınız. Bulduğunuz bilgileri düzenleyerek sınıf ortamında arkadaşlarınıza sununuz. 11. IŞIK SEVİYESİ ÖLÇÜMÜ 11.1. Işığın Tanımı ‘Işık nedir’ sorusuna cevap verebilmek için geçmişteki bilim adamlarının araştırmalarına bakmak gerekir. Antik çağda Yunanlılar, gözün bakılan cisme doğru ışık ışınları yaydığı düşünmüşlerdi. Daha sonra Platon ışığın bakılan cisimlerden göze geldiğini iddia etmiştir. Bu tür düşünceler 17. yy.’a kadar uzandı. Newton 1704’te ışık deneyiyle ilgili çalışmalarını yazdı. Aynı yıllarda Cristian Huygens ilk bilimcilerin tersine ışığın parçalardan değil, dalgalardan meydana geldiğini öne sürmüştür. Decartes, çok ince ve elastik nitelikte olan ve ışığın yayılmasını sağlayan bir ortamdan bahsetmiştir. Bu ortam tüm uzayı kaplıyordu ve bu ortam ışığın yayılmasını sağlıyor, diyordu. Clerk Maxwell 19.yy ortalarında elektro dalga kuramını geliştirdi ve elektromanyetik dalgaların ışık h ı z ı nda hareket ettiğini, ışığın bir elektromanyetik dalga formunda olabileceğini söylüyordu. 1900 yılında Max Planck bazı deneylerde ışığın tanecikmiş gibi davrandığını fark etti. Einstein ve Planck bu enerji paketlerini ışık quantumu veya foton olarak adlandırdılar. AMAÇ ARAŞTIRMA ÖĞRENME FAALİYETİ–11 95 1950 yıllarından sonra parçacıklar hakkındaki araştırmalar ve atomun yapısıyla ilgili araştırmalar 4 çeşit madde etkileşimini ortaya koydu. Bunlar kütlesel çekim, elektromanyetik, zayıf etkileşim ve güçlü etkileşim olarak tanımlandı. Pratikte ışık diye manyetik tayfın görünen ışık kı smındaki elektromanyetik dalgaları içeren bölümünden bahsederiz. Bu bölümün algılanması göz sayesinde başarılır. Bunun dışındakileri çeşitli cihazlarla görünür hale getiririz. Bu kadar açıklamadan sonra “ışık nedir” sorusunu yanıtlayalım. IŞIK hem parçacık ( particle ) hem de dalga ( wave)’dır. 11.2. Işık Birimleri Bir Fotonun Enerjisi: Işık çok küçük enerji paketleri halinde yayılır. Işığı oluşturan enerji paketlerin her birine foton denir. Bir fotonun enerjisi dalga boyuyla ters, frekans ile doğru orantılıdır. Yani E foton = l c h. = h×f h = 6,62 ×1034 joule × sn = Planck sabiti c = 3 × 108 m / sn = ışığın boşluktaki hızı ? = ışığın dalga boyu ( m ) f = ışığın frekansı ( sn -1 ) Fotonun enerji birimi formülden E = h × f‘ den E = joule × sn × ( sn-1) , E = joule olarak bulunur. DİKKAT: 1 e.V = Elektronun 1 voltluk hı zlandırıcı potansiyel farkı altında kazandığı kinetik enerjidir.1 e.V = 1,6 × 10 -19 joule’ dir. Burada aydınlanmadan bahsetmek gerekir. I şık kaynağından çı kan ışınlar bütün yönlerden yayılırken doğrudan doğruya veya dolaylı olarak ulaştıkları yüzeyleri aydınlatır. Bir yüzeydeki aydınlanma ışık kaynağının şiddetine, yüzeyin kaynağa olan uzaklığına ve ışığın yüzeye geliş açısına göre değişir. 96 11.2.1. Aydınlanmayı Etkileyen ve Bunun Neticesinde Ortaya Çıkan Birimler 11.2.1.1. Işık Şiddeti Işık kaynağı çeşitli yönlere doğru çeşitli kuvvetle ışınım yayar. Belli bir yöne doğru elde edilen, görülebilen ışınıma ışık şiddeti denir. Birimi CANDELA ( cd ) dir. Candela, bir atmosfer ( 101325 N/m 2 ) basınç altında ve platinin ergime sıcaklığındaki ( 1769 0 C ) bir siyah cismin 1/60000 m 2 büyüklüğündeki yüzeyinin kendisine dik olan bir doğruda verdiği ışık şiddetine denir. I sembolü ile gösterilir. 11.2.1.2. Işık Akısı Işık kaynağından yayılan ve gözün değerlendirebildiği ışınıma ışık akısı denir. Işık kaynağına verilen elektrik enerjisinin ışık enerjisine çevrilen kı smıdır. Başka bir ifadeyle kaynaktan çıkan toplam tanecik sayısının bir ölçüsüdür. Birimi LÜMEN( Lm) dir. Sembolü ? dir. Şekil 11.1 Lümen: Bir mumun 1 metre ilerideki bir noktada da ölçülen ışık akısına denir. Başka bir ifadeyle lümen; ışık şiddeti 1 candela ( cd ) olan bir nokta kaynaktan bir metre uzaklıkta, ışınlara dik olarak konmuş 1 m 2 lik yüzeye gelen ışık akısıdır. 11.2.1.3. Aydınlanma Şiddeti Aydınlanan bir yüzeyin 1 m 2 ’sine, bu yüzeyi aydınlatan ışık kaynaklarından gelen ışık akılarının toplamıdır. Başka bir ifadeyle birim yüzeye düşen ışık akı miktarına denir. Birimi LUX ( lx ) veya lümen/metre karedir. LÜX ( LÜKS): 1 m yarıçaplı küre merkezinde bulunan 1 cd şiddetindeki kaynağın 1 m 2 ’lik küre yüzeyine yaptığı aydınlanma şiddetidir. Birim yüzeye düşen ışık akısı ? (lm) = E ( lx ) × 1( m 2 ) ise; A birim yüzeye düşen ışık akısı ? = E x A olur. 97 Aydınlanma şiddeti; E = A f olur. Dikkat: I şiddetindeki bir kaynaktan birim yüzeye dik gelen ışık şiddeti I ise yüzeyle ? açısı yaparak gelen ışınların yüzeye dik bileşeni I x cos? olur. Bu durumda aydınlanma şiddeti: 2 cos r I E a · = olarak hesap edilir. ÖRNEK: Işık şiddeti 2000 cd olan bir kaynağın 1 metre uzaklıktaki bir yüzeye dik olarak ışık gönderildiğinde yüzeydeki aydınlanma şiddeti kaç lüx’ tür? ( cos0 = 1 ) ÇÖZÜM: 2 cos r I E a · = den, E = 2000× 1 / 1 2 , E = 2000 lüx olarak bulunur. 11.3. Işık Seviye Ölçü Aletleri İnsanların daha verimli olması için bulundukları ve çalıştıkları yerin aydınlığının iyi olması gerekir. İyi bir aydınlatma için mekânların kaç lüks aydınlık şiddeti ile aydınlatılması gerektiği uluslararası standartlarla belirtilmiştir. Aydınlık şiddetini ölçmek için lüksmetreler kullanılır. Lüksmetrenin yapısında foto elektrik pil ve galvanometre bulunur. Foto elektrik pil, ışığa duyarlı kimyasal metallerden yararlanılarak yapılmıştır. Bu metaller üzerine ışık düştüğü zaman elektriksel olaylar başlar ve bir e.m.k oluşur. 11.4. Işık Seviye Ölçü Aletinin Kullanımı 11.4.1. Aletin Çalışması Foto elektrik pil üzerine ışık düştüğü zaman, küçük bir doğru gerilim oluşur. Bu gerilim galvanometreyi çalıştırır. Lüks cinsinden taksimatlandırılmış galvanometre skalası sapar ve bir değer gösterir. Aletin göstergesi, foto eleman üzerine gelen ışık şiddeti ile orantılıdır. 98 Lüksmetreyi kullanırken göz önünde bulundurulması gereken hususlar: Lüksmetre, ışığın geliş açısına göre dik tutulmalıdır. Ölçme kademesi en küçük ölçme kademesinden başlanarak büyütülmelidir. Ölçme sırasında lüksmetre üzerine herhangi bir gölge düşmemelidir. Işığı yansıtan maddelerde ölçüm yapılırken uzak mesafeden yapılmalıdır. Ölçüm bittikten sonra lüksmetre mutlaka aydınlık olmayan bir yerde korunmalıdır. Lüksmetre ile ölçüm yapılırken ölçüm yapılan yerin değişik noktalardan ölçümleri yapılmalıdır. Geniş bir yüzeyin aydınlanma şiddeti ölçülecekse değişik noktalardan ölçmeler yapıp ortalaması alınmalıdır. 99 UYGULAMA FAALİYETİ Laboratuarınızın aydınlık şiddetini ölçünüz. İşlem Basamakları Öneriler Işık seviyesine göre ölçü aleti belirleyiniz. Ölçümü yapınız. Laboratuarda rahatlığınız için uygun kıyafetinizi giyiniz. Kullanacağınız lüksmetreyi öğ retmeninizden isteyiniz. Lüksmetreyi kullanırken ışığın fotosele dik gelmesine dikkat ediniz. Laboratuarın değişik yerlerinden ölçüm yapınız. Ölçüm iş lemi bittikten sonra, foto eleman özelliği ışıkta azalacağından lüksmetreyi kutusuna yerleştiriniz. Ölçüm i ş lemini rapor haline getirerek öğretmeninize veriniz. UYGULAMA FAALİYETİ 100 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ÖLÇME SORULARI Aşağıdaki cümlelerde boş bırakılan yere uygun ifadeyi yazınız. 1. Işık hem parçacık hem de ………………………’ dır. 2. Işık kaynaklarının çeşitli yönlere doğru çeşitli kuvvetlerle yaydıkları görülebilen ışınıma ………………………denir. 3. I şık kaynağına verilen elektrik enerjisinin ışık enerjisine çeviren kısmına……………………… denir. 4. Birim yüzeye düşen ışık akı miktarına ………………………denir. 5. Aydınlanma şiddeti birimi ……………………… ‘dür. 6. ……………………… cihazı aydınlanma şiddetini ölçer. 7. Lüksmetre ışığın geliş açısına ……………………… tutulmalıdır. 8. Lüksmetre galvanometre ve ……………………birleşiminden meydana gelmiştir. DEĞERLENDİRME Lütfen cevaplama yaparken diğer arkadaşlarınıza danışmayınız. Kendi kendinizi değerlendiriniz. Anlaşılmayan noktaları öğretmeninize sorunuz. Lütfen bir sonraki öğrenme faaliyetine geçiniz. Kolay gelsin. ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME 101 ÖĞRENME FAALİYETİ-12 Herhangi bir ortamdaki ses miktarını ilgili ölçü aletlerini kullanarak hatasız ölçebileceksiniz. Ses seviye birimlerini öğreneceksiniz. Sınıfınızdaki sesin kaç desibel olduğunu inceleyiniz. Ses seviyesini ölçen ölçü aleti hakkındaki bilgileri internet ortamından ve kütüphaneden yararlanarak araştırınız. Araştırdığınız bilgileri raporlaştırarak sınıfta arkadaşlarınıza sununuz. 12. SES SEVİYESİ ÖLÇMEK 12.1. Ses Dünyamızda insanlar ve hayvanlar kendi aralarında belli sesler çıkartarak karşıdakini görmeden bile anlaşırlar. Her varlığın kendine özgü ses frekansı olduğu için duyduğumuz seslerin kime ait olduğunu kolayca algılayabiliriz. Ses akciğerlerimizden gelen havanın ses tellerimizin titreşimi ile 50–500 hertz (Hz) frekanslarında oluşur. İnsanın anlayabileceği sesin ise yapılan pratik testlerde 300 Hz- 3,4 kHz arasında olduğu tespit edilmiştir. Ses nedir? Su, katı, gibi ortamlarda kulağın algılayabileceği basınç değişimleri ses olarak tanımlanmaktadır. Başka bir ifadeyle ses, titreşim yapan bir kaynağın hava basıncında yaptığı dalgalanmalar ile oluşan ve insanda işitme duyusunu uyaran fiziksel bir hadisedir. Ses dalgaları 16 Hz – 20 kHz arasında mekanik titreşim yapan cisimlerin ( katı, sıvı, gaz ) insan kulağı ile teması olan bir ortamda oluşturdukları dalgalardır. Hava, ses ileten bir ortamdır. Boşlukta ses iletimi mümkün değildir. Herhangi bir alanda, rüzgâr arkadan eserse ses zemine doğru yönelir. Rüzgar önden eserse ses zeminden yukarı doğru yönelir. Gündüz zemin ısındığından ses dalgaları ısı etkisi dolayısıyla yukarı doğru yönelir. Geceleri ise uzaklara ve aşağı doğru yönelir. Denizde suyun yapısı yansıtıcı bir yüzey oluşturmaktadır. Bu nedenle denizde ses sakin bir ortamda 3–4 km kadar uzağa gidebilir. AMAÇ ARAŞTIRMA ÖĞRENME FAALİYETİ–12 102 Ses hızı havada 340 m/sn olarak alınır. Sesin aldığı yol = zaman * ses hızı UYARI: Ses hızı frekansa bağlı olarak değişmez. Ses hızı sıcaklığın karekökü ile ters orantılıdır. Alçak frekanslı sesler bir engele çarptıkları zaman engeli aşar. Yüksek frekanslı sesler ise engeli aşamayarak geri döner. 12.2. Sesin Fiziksel Özellikleri 11.2.1. Ses Şiddeti ( yoğunluk) Ses dalgasının ses yayılma doğrusuna dik bir düzlem içindeki 1 cm 2 yüzeye 1 sn’de verdiği ses enerjisidir veya ses gücüdür. Birimi WATT’ dır. 11.2.2. Ses Şiddeti Seviyesi İki büyüklük arasındaki farktır. Birimi DESİBEL ( db)’ dir. İnsan kulağının sezebileceği asgari ses şiddeti 1 desibel’ dir. 11.2.3. Ses Basıncı Her ses dalgası bir P basınç değeriyle nitelendirilmektedir. Birimi BAR’ dır. Bu basınç atmosferik basınçtan farklı olarak uzayda ses dalgası tarafından oluşturulmaktadır. UYARI: Ses basıncı ile ses şiddeti arasında karesel bir bağ vardır. Ses basıncı iki kat artarsa ses şiddeti dört kat artar. 11.2.4. Ses Basınç Seviyesi ( Akustik Güç Seviyesi) Ses basınç seviye simgesi SPL’dir.Birimi DESİBEL ( db )’dir. Pratikte ses şiddeti seviyesiyle aynı kabul edilir. Ses kaynağının yaydığı ses gücüne akustik güç denir. Birimi Watt’ dır. Normal basınç ve sıcaklıkta akustik güç seviyesi, ses basınç seviyesinden yaklaşık 0,5 db daha küçüktür. 12.3. Ses Seviye Birimleri Yukarıda bahsedildiği gibi ses seviye birimi DESİBEL (db)’ dir. Ses yayılması sı rasında değişen atmosferik basınç denge basıncına göre farkıdır. 0,0002 Newton/m² lik standart referans ses basınç seviyesine oranlanan ses basınç düzeyinin birimi desiBel (dB) dir. 103 DesiBel: Verilmiş bir ses şiddetinin kendisinden 10 kat az diğer bir ses şiddetine oranının 10 tabanına göre logaritmasına eş it ses şiddetine Bel; bunun 1/10’una da desiBel denir. Ses şiddeti seviyesi tarzında tarif edilir. Burada: Lp = 10 log( p/po) Lp = Ses şiddeti seviyesi (dB) P = Ses basıncı (N/m²) Po = Referans ses basıncı (TS 187’e göre 2x10-4N/m²) dir. dBA: İnsan kulağının en çok hassas olduğu orta ve yüksek frekansların özellikle vurgulandığı bir ses değerlendirmesi birimidir. Gürültü azaltılması veya kontrolünde çok kullanılan dBA birimi, ses yüksekliğinin subjektif değerlendirmesi ile de ilişkilidir. Frekans: Ses dalgasının birim zamandaki titreşim sayısı olan frekansın birimi Hertz’dir. 12.4. Ses Seviye Ölçü Aletleri Aşağıda birkaç çeşit ses seviye ölçer cihazlarını görmektesiniz. Resim 12.1: Ses seviye ölçerler Resim 12.2: Desibelmetre (ses şiddeti ölçer) 104 12.5. Ses Seviye Ölçü Aletinin Kullanımı Ses seviyesinin ölçülme nedeni, insan kulağını rahatsız edici istenmeyen ses dalgalarını ölçmek ve tedbir almak içindir ve bu rahatsız edici ses dalgalarına gürültü denir. Ses seviye ölçü cihazı gürültünün ölçüleceği mekâna getirilerek işleme başlanır. Sınır değerleri göz önüne alınarak mekânın değişik yerlerinde ölçülen değerler kaydedilir. Maruziyet sınır değeri 87 desibeldir. En yüksek maruziyet etkin değeri 85 desibeldir. En düşük maruziyet değeri 80 desibeldir. Bu sınırlara uyup uymadığı kontrol edilir. Gürültü seviyeleri TSE’ nin 2607 nu’lu belgede standart ölçüler belirtilmiştir. Bu belgeye internet ortamından alabilirsiniz. NOT: Yukarıda bahsedilen maruziyet sını r değeri kişinin kullandığı kişisel kulaklık koruyucu dikkate alınmıştır. Maruziyet etkin değerinde dikkate alınmamıştır. Resim 12.3: Desibelmetreler 105 UYGULAMA FAALİYETİ Laboratuarınızın ses seviyesini ölçünüz. İşlem Basamakları Öneriler Ses seviyesine göre ölçü aleti belirleyiniz. Ölçümü yapınız. Laboratuarda rahatlığınız için uygun k ı yafetinizi giyiniz. Kullanacağınız ses seviye ölçü aletini öğretmeninizden isteyiniz. Laboratuarın değişik yerlerinden ölçüm yapınız. Ölçüm iş lemini rapor haline getirerek öğ retmeninize sununuz. UYGULAMA FAALİYETİ 106 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME ÖLÇME SORULARI Aşağıdaki cümlelerde boş bırakılan yere uygun ifadeyi yazınız. 1. Su, katı gibi ortamlarda kulağın algılayabileceği basınç değişimleri …………………………………………………………………. olarak tanımlanır. 2. İnsan kulağı 16 Hz ile…………….……..…………. Hz arası ses dalgalarını duyar. 3. Ses şiddeti seviye birimi olarak ……………...……..….………………. adlandırılır. 4. Ses hızı havada …………….……..……………………………...m/sn’ dir. 5. Ses şiddet seviyesi, referans ses basıncı ile ………….……..………………….’nın oranının logaritmasının 10 katına eşittir. 6. Ses seviyesini ölçen aletler …………….……..……………………. olarak adlandırılır. DEĞERLENDİRME Kendi kendinize değerlendirme yaptınız. Bu yaptığınız değerlendirme ile ses konusunu burada bitirdiniz. Soruların % 100’üne cevap vermişseniz başarılısınız. Sizi tebrik ederim. Lütfen bir sonraki sayfayı kendi kendinize değerlendiriniz. Başka bir kaynağa müracaat etmeyiniz. Çünkü diğer sayfada bu modülün bütün faaliyetlerini ilgilendiren ölçme ve değerlendirme yer almaktadır. Sizler bu değerlendirmeyle Fiziksel Büyüklüklerin Ölçülmesi modülünü bitiriyorsunuz. Başarılar. ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME 107 MODÜL DEĞERLENDİRME ÖLÇME SORULARI 1. Belirlenmiş iki nokta arasındaki mesafenin birimi nedir? A) Metre B) Metre kare C) Metre küp D) Derece 2. I.kilogram II.ton III.bar Yukarıdakilerden hangi veya hangileri ağırlık birimidir? A) Yalnız I B) I-II C) I-III D) I-II-III 3. Aşağıdakilerden hangisi alan birimidir? A) Metre B) İnç kare C) Derece D) Lüks 4. Aşağıdakilerden hangisi metre küp’ün üst katıdır? A) Desimetre küp B) Santimetre küp C)Milimetre küp D) Dekametre küp MODÜL DEĞERLENDİRME 108 5. I.Santigrad II.Kelvin III.Fahrenheit Yukarıdakilerden hangi veya hangileri sıcaklık birimlerindendir. A) Yalnız I B) Yalnız II C) II-III D) I-II-III 6. I. Maddenin kütlesi II.Maddenin hacmi III.Maddenin alanı Maddenin yoğunluğu yukarıdakilerden hangi veya hangilerine bağlıdır. A) Yalnız III B) I-II C) I-III D) II-III 7. Aşağıda verilen birimlerden hangisi eğimin birimidir? A) Açı B) Derece C) Bar D) Desibel 8. SI birim sisteminde watt’ın birim karşılığı aşağıdakilerden hangisidir? a) joule/sn b) Kilowatt c) Miliwatt d) Beygir gücü 9. I.Mikrometre kumpastan daha hassas ölçüm yapar. II. Mikrometre ile iletkenin boyunu ölçeriz. III.Mikrometre ve kumpasların hem analog hem de dijital olanları vardır. Yukarıda verilen maddelerin hangi ve ya hangileri doğrudur? A) Yalnız I B) Yalnız III C)I-II D) I-III 10. Aşağıdakilerden hangisi ile bir motorun devir sayısı ölçülmez? A) Takojeneratör B) Turmetre C) Desibelmetre D) Takometre 11. Aşağıdakilerden hangisi aydınlık şiddeti birimidir? A) Kandela B) Lüks C) Lümen D) Desibel 109 12. İnsan kulağının algıladığı ses dalgası aralığı aşağıdakilerden hangisidir? A) 16 Hz-20 Hz B) 16 Hz-20 kHz C) 20 Hz-30 Hz D) 20 Hz-30 kHz 13.–14. sorulara ait cümlelerde boş bırakılan yere uygun ifadeleri yazınız. 13. Celcius derecesinde, 1 atm. basınç altında suyun donma s ı caklığı …….………….……….. 0 C ve kaynama sıcaklığı ……………..………….. 0 C kabul edilir. 14. Bir Newtonluk bir kuvvet tarafından, kuvvetin doğrultusunda paralel olarak bir metrelik bir mesafe boyunca etkimesiyle yapılan işe ……………..……………..…….. denir. Aşağıdaki şeklin A bölümünde fiziksel büyüklüklere ilişkin açıklamalar, B bölümünde ise fiziksel büyüklük terimleri verilmiştir. A bölümündeki sorunun önündeki paranteze B bölümünden uygun terimi seçerek yazınız. A ( ) 15. Metre küpün binde biridir. ( ) 16. Bir öğrencinin uzayda kapladığı yerdir. ( ) 17. Bir kuvvetin yüzeye dik olarak etki eden kuvveti olarak tanımlanır. ( ) 18. Bir cismin yatay ve düşeyle yaptığı açıyı ölçer. ( ) 19. Makinenin dönen miline bir şerit yapıştırılarak üzerine ışık gönderilmesiyle devir ölçen takometre çeşididir. ( ) 20. Bir parçanın boyunu, çapını, derinliğini milimetre seviyesinde ölçen alet olarak adlandırılır. B A) KUMPAS B) EĞİM ÖLÇER C) BASINÇ D) DESİMETRE KÜP E) OPTİK TAKOMETRE F) HACİM DEĞERLENDİRME Lütfen cevaplarınızı karşılaştırmak için cevap anahtarının bulunduğu diğer sayfaya geçiniz. 110 PERFORMANS DEĞERLENDİRME Aşağıdaki performans değerlendirme bu modülün bir ö ğ renme faaliyetinin uygulanmasıdır. Bu uygulamada laboratuvarınızın aydınlık şiddetinin ölçümünü gerekli ölçü aletiyle hatasız bir şekilde yapacaksınız. DEĞERLENDİRME ÖLÇÜTLERİ Evet Hayır 1. Aydınlık şiddeti ölçümü için ölçü aletini seçtiniz mi? 2. Ölçü aletinin kontrolünü yaptınız mı? 3. Ölçü aletini ışığın geliş açısına göre yerleştirdiniz mi? 4. Ölçü aleti kullanırken duruş pozisyonunuzu ayarladınız mı? 5. Ölçme kademesini kullandınız mı? 6. Ölçüm yerlerini belirleyip ortalamasını aldınız mı? 7. Ölçü aletinin bakım ve korumasını yaptınız mı? 8. Ölçme işlemini rapor haline getirdiniz mi? DEĞERLENDİRME Öğretmeniniz yukarıdaki iş -performans ölçümü için hazırlanmış olan değerlendirme ölçeği ya da bir benzerini uygulayarak sizi değerlendirecektir. 111 CEVAP ANAHTARLARI ÖĞRENME FAALİYETİ-1 CEVAP ANAHTARI 1 Uzunluk 2 2,54 3 3218 4 300 5 Milimetre 6 250 7 Dekametre 8 B 9 B 10 Ölçme ÖĞRENME FAALİYETİ-2 CEVAP ANAHTARI 1 Yer çekimi kuvveti 2 Kütle 3 3500 4 780 5 C CEVAP ANAHTARLARI 112 ÖĞRENME FAALİYETİ-3 CEVAP ANAHTARI 1 METRE KARE 2 2000 3 270 4 0,5 5 A = ? × r2 6 25 7 6 8 1 9 109,6 10 r = çevrenin p sayısına bölünüp karekökünün alınmasıyla bulunur. ÖĞRENME FAALİYETİ-4 CEVAP ANAHTARI 1 C 2 C 3 D 4 A 5 D 6 A 7 A 8 B 9 B 10 C 113 ÖĞRENME FAALİYETİ-5 CEVAP ANAHTARI 1 Yoğunluk 2 Ağırlıkları 3 Atm 4 D 5 700.000 6 A 7 Civa 8 Strengeyç 9 Kaydıkları 10 Açılma ÖĞRENME FAALİYETİ–8 CEVAP ANAHTARI 1 İŞ 2 N/m 3 25 4 SAYAÇ 5 GÜÇ 6 JOULE/SANİYE 7 2 kW 8 736 9 WATTMETRE 10 ENERJİ 11 POTANSİYEL 12 4 000 JOULE 114 ÖĞRENME FAALİYETİ-9 CEVAP ANAHTARI 1 C 2 B 3 Toplanır 4 Zihinsel yorulmayı ve zaman kaybını kaldırmıştır 5 İnç –mm butonu 6 Pillerden 7 Yüzük ölçek 8 Önüne sıfır konarak ÖĞRENME FAALİYETİ-11 CEVAP ANAHTARI 1 DALGA 2 IŞIK ŞİDDETİ 3 IŞIK AKISI 4 AYDINLANMA ŞİDDETİ 5 LÜKS 6 LÜKSMETRE 7 DİK 8 FOTO ELEKTRİK PİL 115 ÖĞRENME FAALİYETİ-12 CEVAP ANAHTARI 1 SES 2 20 3 DESİBEL 4 340 5 SES BASINCI 6 DESİBELMETRE MODÜL DEĞERLENDİRME CEVAP ANAHTARI 1 A 2 C 3 B 4 D 5 D 6 B 7 A 8 A 9 D 10 C 11 B 12 A 13 0 - 100 14 JOULE 15 D 16 F 17 C 18 B 19 E 20 A 116 KAYNAKLAR NOLTİNGK B.E., Cihaz Teknolojisi 2, MEB yayınları, Eskişehir, 1994. NOLTİNGK B.E., Cihaz Teknolojisi 3, MEB yayınları, Eskişehir, 1994. ŞAHAN B.Yüksel, Fizik Laboratuar Deneyleri, Zambak Yayınları, İzmir, 2004. SOYSAL Osman, Ölçme Tekniği ve Laboratuarı, MEB Yayınları, 1998. KARACA İsmail, Endüstriyel Hidrolik, MEB Yayınları, Ankara, 1987. YAZ M. Ali Said AKSOY, Fizik 3, Sürat Yayınları, İstanbul, 1997. DEMİR Metin, İsmet KESİM, Metin MALKOÇ, Atilla ERGÖRÜN, ÖSS-ÖYS Fizik, Zafer Yayınları, Ankara, 1998. ALACACI Mahmut, Elektrik Ölçme Tekniği ve Laboratuarı, İskenderun, 2004. ALACACI Mahmut, Elektrik Laboratuar Deneyleri, Özkan Matbaacılık, Ankara, 2000. SARIGÜL Ömer Etser, Şuavi POKERLER, Hasan KILIÇASLAN, Geometri, MEB Yayınları, Ankara, 2004. D.MERKLE B.SYHRADER, M.KHOMES, Hidrolik, İstanbul, 1991. BAHADIR Ali, Ölçme Tekniği ve Laboratuarı Ders Notları, Bursa 2005. KAYNAKLAR