Arşimet Prensibi - Sıvıların Kaldırma Kuvveti

Denizdeki dev gemilerin veya gökyüzündeki hava balonlarınının nasıl dengede kaldıklarını merak ettiniz mi? Bu, tamamen Arşimet'in Sıvıların Kaldırma Kuvveti Kanunuyla ilgilidir. Bu yazıda bu konu açıklanacaktır.

Arşimet tüm zamanların en büyük matematikçisidir. Bunun yanında fizikçi, bilim adamı ve bir mucittir. Antik Yunan'lı olan Arşimet milattan önce 287'den MÖ. 212'ye kadar yaşadığı dönemde büyük buluşlar yapmıştır. Matematiksel buluşları arasında sonsuz küçükler kavramının keşfi ve daire, parabol, küre, silindir ve koni formüllerinin keşfi vardır. Aynı ağırlık ve çapa sahip kürenin alanının silindirin alanının 2/3'ü olduğunu bulmuştur. Tabi ki en önemli buluşu Sıvıların Kaldırma Kuvveti Kanunu'dur.


Sıvıların Kaldrıma Kuvveti

Arşimet Prensibine göre herhangi bir cisim bir sıvıya tamamen ya da kısmen batmışsa, bu cisme, yer değiştirdiği sıvının ağırlığı kadar bir kuvvet etki eder. Sıvının haricinde aynı etkiyi akışkanlar veya gazlar da yaratabilir.

Bir sıvının tabanına kadar batmış bir cisme sıvının uyguladığı kaldırma kuvveti cismin ağırlığından küçüktür. Aynı hacme sahip fakat farklı yoğunlukta (dolayısıyla farklı kütleli) olan bir cisim sıvının üstünde yüzüyorsa sıvının uyguladığı kuvvet cismin ağırlığına eşittir. Buradan, batan hacim miktarlarının farklı olması sebebiyle kaldırma kuvvetlerinin farklı olduğunu anlayabiliriz.

Sıvı ne kadar fazla yer değiştirirse kaldırma kuvveti o kadar artış göstermektedir.

Kaldrıma Kuvveti = Cisim tarafından yer değiştirilen sıvının ağırlığı.

arşimet
Aynı Cisimler Suya Batırılarak Tartıldığında Kaldırma Kuvveti
Nedeniyle Daha Küçük Bir Değer Gösterir
Yer değiştiren sıvının ağırlığı yer değiştiren sıvının hacmiyle doğru orantılıdır. Yani bir sıvı için,

Kütle = Yoğunluk x hacim
Ağırlık = kütle x g (g = yerçekimi sabiti)

Yukarıdaki ifadelere göre bir cismin sıvı üstünde yüzmesi için iki koşul vardır:

Cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğundan küçük olmalı.
Cismin yer değiştirdiği sıvı miktarının ağırlığı cismin ağırlığına eşit olmalı.

İki örnekle açıklayalım.

Boyutları eşit iki küp düşünelim. Birisi plastikten diğeri demirden yapılmış olsun. Bu iki küpü suya bıraktığımızda ne olur? Evet, demir olan küp batar fakat plastik küp batmaz, yüzer. Çünkü demirin yoğunluğu suyun yoğunluğundan büyüktür, plastiğin yoğunluğu ise suyunkinden küçüktür. Denizde yüzmenin nehirden daha kolay olmasının sebebi de deniz içindeki tuzun deniz yoğunluğunu yükseltmesidir.

Bir çiviyi suya attığımızda yer değiştiren suyun ağırlığı çivinin ağırlığından küçük olacak, çiviyi kaldırmaya yeterli kuvvet olmayıp çivi batacaktır. Fakat dev bir gemi denizdeyken yüzecektir. Bu olay geminin metal kısmının hava dolu olmasından kaynaklanır. Havayla dolu olması, demirin yoğunluğunu düşürür böylece su geminin ağırlığına eşit bir kaldırma kuvveti uygular. Geminin yer değiştirdiği su miktarı kadar büyük bir kaldırma kuvveti uygulanmış olur. Yüzen bir cisim ne kadar ağırsa o kadar çok sıvının yer değiştirmesi gerekir.



Benzer Yazılar


1 yorum :

hayriye dedi ki...

Güzel bir anlatım olmuş. Kısa bir anlatım ve güzel görseller için bunu da öneririm. http://www.vitaminegitim.com/ortaokul/detay/sivilarin-kaldirma-kuvveti?i=TRF0806AN001

Yorum Gönder

Eklemek İstediğin Bir Düşünceyi Özgürce Yazabilirsin.