Sıvılar Cisimlere Kaldırma Kuvveti Uygular
Deniz, göl ve akarsularda büyüklükleri ve cinsleri birbirinden farklı olan pek çok cisim görürüz. Bu cisimlerin kimi su yüzeyinde yüzer, kimi su içerisinde farklı derinliklere iner, kimi de dibe batar. Cisimlerin sudaki konumlarını belirleyen etkinin cevabını 2200 yıl önce Archimedes (Arşimet) vermiştir. Rivayete göre Archimedes bir gün banyo yapmak için su dolu bir küvete girer. Küvetin kenarlarından taşan suyu görünce, bu suyun ağırlığı ile kendi vücut hacminin suda kalan kısmı arasında bir ilişki olabileceğini düşünür ve cisimlerin bir sıvıda yüzmesi ya da batmasıyla ilgili bir sonuca ulaşır.
Havada uçan balonlara, uçurtmalara, kuşlara ve uçaklara olduğu gibi suda yüzen balıklara, gemilere ve kayıklara da Dünya'nın
merkezine doğru (aşağı yönde) şekildeki gibi bir çekim kuvvetinin etki eder. Dolayısıyla cismin, sıvadaki ağırlığı havadaki ağırlığından, sıvının uyguladığı kaldırma kuvveti kadar azalmış olur. Sıvı içerisine bırakılan herhangi bir cisme görüldüğü gibi değişik yönlerde ve farklı büyüklüklerde itme kuvvetleri etki eder.
Eğer yukarıdaki deneyi etil alkol ile yapmış olsa idik Vbatan yani cismin suya girince değiştirdiği hacim miktarı , sudaki ile aynı olacaktı. Fakat kaldırma kuvveti sadece Vbatan a bağlı değildir . İçine girdiği sıvının yoğunluğuna da bağlıdır.
dsu > detil alkol suda daha fazla bir kaldırma kuvveti söz konusudur.
"Kaldırma kuvveti, cismin sıvıya batan kısmın hacmi yanında batırıldığı sıvının yoğunluğuna da bağlıdır."
Buradan tuzlu suyun cisimlere daha fazla kaldırma kuvveti uyguladığı görülebilir. Tuz , suyun yoğunluğunu arttırarak kaldırma kuvvetini arttırmıştır. Denizde daha kolay yüzülmesinin sebebi suyun daha fazla kaldırma kuvveti uygulamasıdır.
b)Hangi cisimlerin kaldırma kuvveti ağırlığına eşit olur?
Yüzen ve askıda kalan her cismin ağırlığı kaldırma kuvvetine eşittir.
Buradan G1= Fk1 , G3= Fk3 , G4= Fk4 fakat G2>Fk2 dir.
c)Cisimleri yoğunluklarına göre nasıl sıralarız?
Cisimler yoğunluklarına göre sıralarken az yoğun olanın sürekli çok yoğun olanın üstüne çıktığını bilmek gereklidir. Buradan hareketle d2>d3>d1>d4 diyebiliriz.
b)Çözeltiye tuz katılırsa cisimlere uygulanan kaldırma kuvveti nasıl değişir?
Hiçbirinin kaldırma Kuvveti değişmez çünkü tuz katınca suyun yoğunluğu artar. Fakat aynı oranda cisimlerin suya batan kısımlarının hacimleri azalır. Buda Fk=Vb*ds*g dir eşitliğinde bir değişime sebep olmaz. Dolayısı ile yine her cisme uygulanan kaldırma kuvveti tuz katılmadan önceki değeri alır ve değişmez iken suya bata kısımların hacimleri azalıp suyun yoğunluğu artar.
Havasız ortamda sistemin dengede kalması 1. ve 2. cisimlerin ağırlıklarının eşit olduğu anlamına gelir. Fanusa hava verildiğinde hava 1. ve 2. cisimlere kaldırma kuvveti uygular. Hava tarafından hacmi büyük olan 1. cisme daha fazla kaldırma kuvveti uygulanır.. Bunun sebebi aynı kütleye sahip olan iki cisimden 1. sinin hacminin büyük olması nedeni ile daha düşük yoğunluğa sahip olmasıdır. Dolayısı ile Fanusa hava verildiğinde sistem aşağıdaki şekli alır.
Bir sıvıya tuz katılması o sıvının yoğunluğunu arttırır. Bunun sebebi tuz moleküllerinin su molekülleri içindeki boşluklara dağılarak ağırlığını arttırdığı orandan daha az hacmini arttırmasıdır. Sıvının yoğunlunun artması sarı cisim için kaldırma kuvvetinde bir değişikliğe sebep olmaz iken pembe cisimde cisme uygulana kaldırma kuvveti artar.
Atmosferde yukarı doğru çıkıldıkça açık hava basıncı azalır. Balonun içindeki basınç ile açık hava basıncı arasındaki denge Balonun içindeki basınç lehine bozulduğu için balonun hacmi artar. Belli bir yükseklikten sonra balonun plastiği bu hacim genişlemesine dayanamayarak patlar. Kafanıza gökten patlak balon düşerse hiç şaşırmayın.
Bir cismin kütlesi arttığı zaman aynı oranda hacmide artar. Bu da o cismin yoğunluğu (Özkütlesi) nu değiştirmez. Birinci durumda d=m/V ise ikinci durumda d=2m/2V dir yine bu iki değer sadeleştirmeler ile aynı değer olan d=m/V yi alır. Tüm okyanusun yoğunluğu ile bu okyanustan alınan bir damla suyun yoğunluğu aynıdır. Tonlarca ağırlığındaki bir kaya parçasının yoğunluğu ile bu kaya parçasından alınan mercimek büyüklüğündeki 2 gr katanın yoğunluğu her yerinde aynı özelliği taşıdığı taktirde aynıdır.
Bir cisme uygulanan kaldırma kuvveti Fk yer değiştiren veya taşan sıvının ağırlığına eşittir. Eğer biz yukarıdaki gibi bir sitem kurar ve taşan veya yer değiştiren sıvının ağırlığını hesaplayabilirsek kap içindeki sıvının cisme uyguladığı kaldırma kuvvetini de bulmuş oluruz.
