Skip Navigation

Bölüm 3, Ders 4:

Yoğunluk: Yüzen ve batan cisimler

Temel Kavramlar

  • Yoğunluk bir nesnenin bir sıvı içinde yüzüp yüzmediğini belirlememizi sağlar.
  • Bir nesne bir sıvıda yüzüyorsa yoğunluğu sıvıya göre azdır.
  • Bir nesne bir sıvıda batıyorsa yoğunluğu bir sıvıya göre çoktur.

Özet

Öğrenciler bir mumun ve kilin yoğunluğunu araştıracaklar. Mum, kilden daha ağır olduğu halde neden batmadığını öğrenecekler. Suda batan veya yüzen nesneleri belirleyip, bu nesnelerle suyun yoğunluğunu karşılaştıracaklar.

Amaç

Öğrenciler suyun yoğunluğuyla suda yüzen veya batan cisimlerin yoğunluğunu karşılaştırabilecek.

Değerlendirme

Öğrenci etkinlik sayfası indirin ve çoğaltıp öğrencilere dağıtın. Etkinlik sayfası, her biri 5E kuramı ders planının “Değerlendirme ” bileşeni olarak hizmet verecektir.

Güvenlik

Öğrencilerin gözlük taktığından emin olun.

Her grup için malzemeler

  • 2 tealight (çay ışığı) mum
  • Kil
  • Su
  • Eşit kollu terazi
  • Bant
  • Damlalık

Malzemeler hakkında notlar

Gösteri için bir eşit kollu terazi gerekecek. Her öğrenci grubuna çay ışık mumları dağıtın. Mum kaplarındaki mumların tam dolu olup olmadığını kontrol edin.
Tealight (çay ışığı) mum: küçük, alüminyum koruması içindeki kısa mum. Adında "çay" kelimesinin olması ise ilk olarak çayların soğumaması için özel bir düzenek içinde kullanılması nedeniyledir. Porselen demlik bu düzenek üstünde kullanıldığında çay uzun süre ısısını koruyabilir.

  1. GİRİŞ – ENGAGE

    Mumun yüzdüğünün kilin battığının gösterilmesi

    Gösteri için malzemeler

    • 1 tealight mum
    • Kil
    • Eşit kollu terazi
    • Su
    • Şeffaf plastik bardak

    Öğretmen ön hazırlığı

    • Küçük bir parça kil alarak top şeklinde yuvarlayın. Kilin mumdan daha ağır olduğundan emin olun.
    • Şeffaf bir plastik bardağın yarısına kadar su doldurun.
    terazi

    Uygulama

    1. Eşit kollu terazinin bir ucuna mumu, diğer ucuna ise kil’i yerleştirin.
    2. Mum ve kili teraziden alın.

    3. Kili ve mumu yarısına kadar su dolu şeffaf plastik bardağın içerisine yerleştirin.

      4. Kili ve mumu yarısına kadar su dolu şeffaf plastik bardağın içerisine yerleştirin.

    Beklenen Sonuçlar

    Kil mumdan daha ağırdır, bu nedenle suda kil batmış, mum yüzmüştür.

    Öğrencilere sorun:

    • Sizce mum daha ağır olsa suda batar mı veya kil daha hafif olsa suda yüzer mi?
    • Öğrencilerin bu olayın kil ve mumun yoğunluğuyla ilişkisi olduğunu düşünmelidir. Öğrencilere açıklayın: Bir sıvıda nesnelerin batması veya yüzmesi, suyun ve maddelerin yoğunluğuyla ilişkilidir. Bir cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğundan küçükse cisim yüzer, sıvının yoğunluğuna eşit ise cisim askıda kalır, sıvının yoğunluğundan büyükse cisim batar. Hacim küçüldükçe kütle de azalır. Böylece yoğunluk sabit kalır. Bu nedenle ağır mumun yoğunluğu yine sudan az olur ve yüzer, kilin yoğunluğu sudan ağır olur ve batar.

    Her öğrenciye etkinlik sayfası dağıtın

    Öğrenciler etkinlik sayfasında deney hakkındaki soruları cevaplayacak ve gözlemlerini kaydedecekler. Etkinlik sayfasının “atom ve molekülleriyle birlikte” ve “Daha Fazlası” gibi ek kısımlarını talimatınıza bağlı olarak, sınıfça, grupça veya tek tek cevaplayacaklar.

    Soruları ve cevapları bulmak için etkinlik sayfası öğretmen sürümüne bakın

  2. KEŞFETME – EXPLORE

    Öğrencilerin su, mum ve kilin yoğunluğunu karşılaştırması

    Araştırma sorusu

    Neden mum daha ağır olmasına rağmen suda yüzmüştür?

    Her grup için malzemeler

    • 2 tealight mum
    • Kil
    • Su
    • Eşit kllu terazi
    • Bant
    • Damlalık

    Uygulama

    1. Su ve mumun yoğunluğunun karşılaştırılması/h4>
      1. Eşit kollu terazinin merkezine çift taraflı bant veya koli bandını rulo yaparak yapıştırın.
      2. Her iki merkezdeki bantlara birer mum yapıştırın.
      3. Seçtiğiniz herhangi bir taraftaki mumun fitilini tutarak mumu bulunduğu metal kaptan çıkartın

      4. Dikkatlice, boş metal mum kutusuna, mum seviyesine kadar su doldurun. Suyun seviyeyi geçerse bir damlalıkla seviyeyi eşitleyebilirsiniz. Buradaki amaç eşit hacimdeki suyun ve mumun kütlesini karşılaştırmak

        boş metal mum kutusuna, mum seviyesine kadar su doldurun.

      Beklenen sonuçlar

      Hacimler eşit olmasına rağmen suyun kütlesi daha büyüktür. Bu nedenle su mumdan daha yoğundur.

      Öğrencilere sorun:

      Su ve mumun hacmi eşit olmasına rağmen hangisi daha ağırdır?
      Mumun hacmi suya eşit olmasına rağmen su daha ağırdır.
      Su mu yoksa mum mu daha yoğundur?
      Su daha yoğundur.

      Eğer öğrenciler yoğunluk kütle ve hacim eşitliği ile yoğunluk arasındaki ilişkiyi anlamakta zorlanıyorsa, onlara bölüm 3’teki ders 1 yaptığınız alüminyum ve bakır küpleriyle yaptığınız gösteri deneyini hatırlatın. Bakır ve alüminyumun her ikisinin de hacimleri eşit olmasına rağmen bakır küpü daha ağır çıkmıştır. Bakır daha ağır olduğu için, yoğunluğu daha büyüktür.

      1. Su ve kilin yoğunluğunun karşılaştırılması

        1. Terazinin merkezine yapıştırdığınız mumu kabıyla birlikte çıkartın ve öteki taraftaki mum kabında bulunan suyu boşaltın

        2. Boş mum kabına kil yerleştirin.

          Kil dolu kabı aynı şekilde terazinin merkezine yerleştirin
        3. Kil dolu kabı aynı şekilde terazinin merkezine yerleştirin
        4. Yavaşça ve dikkatlice öteki boş kaba su doldurun.

      Beklenen sonuçlar

      Hacimler eşit olmasına rağmen kil sudan daha ağırdır. Bu nedenle kilin yoğunluğu sudan daha büyüktür.

      Öğrencilere sorun:

      Su ve kilin hacmi eşit olmasına rağmen hangisi daha ağırdır?
      Kil sudan daha ağırdır.
      Su mu yoksa kil mi daha yoğundur?
      Kil daha yoğundur.
      Nesnelerin yoğunlukları hakkındaki bildiklerinizi kullanarak suda bir cismin batmasını ve yüzmesini açıklayın. Eğer bir cismin sudan daha yoğunsa, yüzer mi yoksa batar mı?
      Bir cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğundan büyükse cisim batar.
      Eğer bir cismin yoğunluğu sudan küçükse cisim yüzer mi yoksa batar mı?
      Bir cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğundan küçükse cisim yüzer

    2. AÇIKLAMA - EXPLAIN

      Mum, kil ve suyun yoğunluğunun moleküler seviyede karşılaştırılması

      Görüntü yansıtma ( Mum ).

      Mum karbon ve hidrojen atomlarının uzun zincirler şeklinde bağlanmasıyla oluşur. Bu uzun zincirler karışık ve iç içe geçmiş şekilde mumu oluşturur.

      Görüntü yansıtma ( Su )

      Su ve mumda da hidrojen atomlarının sayısı çoktur ancak su, mumdan daha yoğundur. Bunun nedeni sudaki oksijenler mumdaki karbon atomlarından daha küçük ve daha ağırdır. Ayrıca, su molekülleri mumdaki gibi uzun zincirler içermez.

      Görüntü yansıtma ( Kil )

      Kil, su gibi oksijen atomlarını içerir. Oksijen atomları silikon ve alüminyumdaki gibi kilide ağır yapar. Kil atomları birbirine yakın şekilde dizildiği için sudan daha ağırdır

    3. DERİNLEŞTİRME- EXTEND

      Büyük kütükler çok ağır olmasına rağmen suda yüzerken, küçük hafif kum taneleri suya neden battığının açıklanması

      Öğrencilere sorun:

      Bir dev kütük derede yüzebilirken, küçük kum taneleri suyun dibine batar. Neden hafif kum tanelerinin su dibine batarken, ağır kütüklerin su yüzeyinde yüzdüğünü açıklayın.
      Öğrenciler odunun sudan daha az yoğun olduğunu hatırlamalıdır. Eğer çok miktardaki suya aynı hacimde kütük parçası koyarsak, kütük sudan daha hafif olduğu için suda yüzecektir. Eğer az miktardaki suya aynı hacimde kum doldurursak, kum sudan daha ağır olduğu için suda batacaktır.

      Su ile hacmi eşit olan cisimlerin kütleleri büyükse yoğunlukları da büyük olacak ve su dibine batacaktır. Ancak hacimleri suyla eşit olan cisimlerin kütleleri az ise yoğunlukları da az olacak ve su yüzeyinde yüzecektir.

      Su yoğunluğunun yaklaşık 1 g/cm3 olduğu hatırlayın. Aşağıdaki cisimlerin suda yüzüp yüzmediğini tahmin edin.

      Tablo 1. Cisimlerin yüzmesi ve batması
      Cisim Yoğunluk (g/cm3) Yüzer veya Batar
      Mantar 0.2–0.3 Yüzer
      Gemi çapası 7.8 Batar
      Ladin ağacı 0.4 Yüzer
      Elma 0.9 Yüzer
      Portakal 0.84 Yüzer
      Kabuksuz portakal 1.16 Batar

      Öğrencilere sorun:

      130 cm3 hacmindeki bir şeftali suya konulduğunda suya batıyor, şeftalinin kütlesi kaç gram olabilir?
      Şeftalinin kütlesi 130 gramdan fazla olmalıdır. Kütle büyük olursa yoğunlukta büyük olur.
      Kütlesi 150 gram olan bir muzu suya yerleştirdiğimizde muz suda yüzmektedir, muzun hacmi hakkında ne söyleyebiliriz?
      IMuzun hacmi 150 cm3 ten büyük olması gerekir. Hacim büyük olursa yoğunluk az olur.

      Bu dersin sonunda öğretmen arkaplan ekinde cisimlerin yüzmesi ve batması hakkında daha fazla bilgi bulabilirsiniz.

      Not: Öğrenciler çelik gibi yoğun malzemeden yapılmış olan büyük gemilerin neden suda batmadığını merak edebilirler. Bunun birçok cevabı olabilir. Ama burada ön planda olan düşünce yoğunluktur. Bir cismin suda yüzmesi ya da batması cismin yoğunluğuna bağlıdır. Eğer katı bir topu veya küp şeklindeki bir çeliği suya yerleştirirsek, batacaklardır. Ancak çeliği döverek ince ve geniş bir çanak veya benzeri bir şekle getirirsek, çanağın toplam hacmi çelik küpün toplam hacminden büyük olacaktır. Çelik küpün kütlesiyle çelik çanağın kütlesi aynı olduğundan ve hacim büyüdüğünden yoğunluk azalacaktır. Çelikten yapılan gemilerin yoğunluğu suyun yoğunluğundan az olduğu için çelik gemiler su yüzeyinde yüzecektir.