🧪 Yüzen Cisimlerin Denge Koşulları
Bir cismin sıvıda yüzebilmesi için bazı şartların sağlanması gerekir. Bu şartlar, cismin ağırlığı ile kaldırma kuvveti arasındaki ilişkiye dayanır.
- ⚖️ Ağırlık (G): Cismin kütlesi nedeniyle Dünya tarafından uygulanan kuvvettir.
- 🌊 Kaldırma Kuvveti (Fk): Sıvının, içine batırılan cisme uyguladığı yukarı yönlü kuvvettir.
🌊 Yüzme Durumları ve Koşulları
- 🎈 Yüzme: Eğer bir cisim sıvıda yüzüyorsa, bu demektir ki kaldırma kuvveti, cismin ağırlığına eşittir. Yani:
$F_k = G$
Bu durumda cismin yoğunluğu, sıvının yoğunluğundan küçüktür.
- 🧊 Askıda Kalma: Eğer bir cisim sıvının içinde askıda kalıyorsa, yine kaldırma kuvveti ağırlığa eşittir.
$F_k = G$
Ancak bu sefer cismin yoğunluğu, sıvının yoğunluğuna eşittir.
- 🧱 Batma: Eğer bir cisim sıvıda batıyorsa, bu demektir ki cismin ağırlığı, kaldırma kuvvetinden büyüktür.
$G > F_k$
Bu durumda cismin yoğunluğu, sıvının yoğunluğundan büyüktür.
🧮 Kaldırma Kuvveti Formülü ve Uygulanışı
Kaldırma kuvvetini hesaplamak için şu formülü kullanırız:
$F_k = V_{batan} . d_{sıvı} . g$
- 💧 Vbatan: Cismin sıvıya batan kısmının hacmi (m³ veya cm³).
- 🍶 dsıvı: Sıvının yoğunluğu (kg/m³ veya g/cm³).
- 🌍 g: Yerçekimi ivmesi (yaklaşık 9.81 m/s², genellikle 10 m/s² alınır).
💡 Formülün Uygulanışı
Örneğin, bir tahta parçası suya batırıldığında, batan kısmının hacmi 0.002 m³ olsun. Suyun yoğunluğu 1000 kg/m³ ve yerçekimi ivmesi 10 m/s² ise, kaldırma kuvveti şöyle hesaplanır:
$F_k = 0.002 \ m^3 \times 1000 \ kg/m^3 \times 10 \ m/s^2 = 20 \ N$
Bu durumda tahta parçasına uygulanan kaldırma kuvveti 20 Newton'dur. Eğer tahtanın ağırlığı da 20 Newton ise, tahta suda yüzer.
📌 Önemli Notlar
- 🌡️ Sıcaklık değişimleri sıvıların ve cisimlerin yoğunluklarını etkileyebilir. Bu durum, yüzme ve batma koşullarını değiştirebilir.
- 🌊 Tuzlu suyun yoğunluğu, tatlı suyun yoğunluğundan daha fazladır. Bu yüzden tuzlu suda yüzmek daha kolaydır.
