Denizaltılar, suyun altında hareket edebilmek için Arşimet Prensibi'nden faydalanır. Bu prensip, bir cisme uygulanan kaldırma kuvvetinin, cismin yer değiştirdiği suyun ağırlığına eşit olduğunu söyler. Denizaltılar da bu prensibi kullanarak batıp çıkabilirler.
Arşimet Prensibi'ni daha yakından inceleyelim:
Denizaltılar, içlerindeki balast tanklarını kullanarak yoğunluklarını değiştirirler. Balast tankları, su veya hava ile doldurulabilen özel bölmelerdir.
Bir denizaltının hacmi 100 metreküp ve yoğunluğu 1025 kg/m³ olan denizde yüzmektedir. Denizaltının tamamen batması için kaç kg su alması gerekir?
Çözüm:
Denizaltının tamamen batması için yoğunluğunun deniz suyunun yoğunluğuna eşit olması gerekir. Denizaltının kütlesini bulalım:
$m_{denizaltı} = V \cdot d = 100 m^3 \cdot d_{denizaltı}$
Denizaltının batması için alması gereken suyun kütlesi $m_{su}$ olsun. Bu durumda, denizaltının toplam kütlesi $m_{toplam} = m_{denizaltı} + m_{su}$ olur.
Denizaltının yoğunluğu deniz suyunun yoğunluğuna eşit olduğunda:
$d_{deniz} = \frac{m_{toplam}}{V}$
$1025 = \frac{100 \cdot d_{denizaltı} + m_{su}}{100}$
$102500 = 100 \cdot d_{denizaltı} + m_{su}$
$m_{su} = 102500 - (100 \cdot d_{denizaltı})$
Bu soruyu tam olarak çözebilmek için denizaltının başlangıçtaki yoğunluğunu bilmemiz gerekir. Eğer denizaltının başlangıçtaki yoğunluğu verilirse, $m_{su}$ değeri hesaplanabilir.
