📘 Batan Cisimlerde Kaldırma Kuvveti
Kaldırma kuvveti, bir sıvı içine bırakılan her cisme etki eden ve cismin ağırlığına zıt yönde olan bir kuvvettir. Bu kuvvet, Arşimet Prensibi ile açıklanır. Prensip şunu söyler:
💧 "Bir sıvı içindeki cisme, batan hacmi kadar sıvının ağırlığına eşit bir kaldırma kuvveti etki eder."
🔍 Kaldırma Kuvveti Nasıl Hesaplanır?
Kaldırma kuvveti (\( F_k \)) aşağıdaki formülle hesaplanır:
\( F_k = d_{sıvı} \cdot V_{batan} \cdot g \)
- 📏 \( d_{sıvı} \): Sıvının yoğunluğu
- ⚖️ \( V_{batan} \): Cismin batan kısmının hacmi
- 🌍 \( g \): Yer çekimi ivmesi (yaklaşık 9.8 m/s²)
⚓ Batan Cisimlerde Durum Nedir?
Bir cisim tamamen batıyorsa, bu durumda cismin yoğunluğu (\( d_{cisim} \)), sıvının yoğunluğundan (\( d_{sıvı} \)) büyüktür.
- ✅ Eğer \( d_{cisim} > d_{sıvı} \) ise, cisim batar.
- 📌 Batan bir cisim için, cismin toplam hacmi (\( V_{cisim} \)) ile batan hacim (\( V_{batan} \)) birbirine eşittir. Yani \( V_{batan} = V_{cisim} \).
🧠 Önemli Noktalar
- 🚀 Kaldırma kuvveti daima yukarı yöndedir.
- ⚖️ Batan bir cisim için, cismin ağırlığı (\( G = m \cdot g \)), kaldırma kuvvetinden büyüktür (\( G > F_k \)).
- 📊 Cismin batması veya yüzmesi, cismin ve sıvının yoğunluklarına bağlıdır, kütlelerine değil.
🧪 Örnek Durum
Yoğunluğu \( 2 \, g/cm^3 \) olan bir demir bilye, yoğunluğu \( 1 \, g/cm^3 \) olan suya bırakılıyor.
- ➡️ \( d_{demir} > d_{su} \) olduğu için bilye batar.
- ➡️ Bilyenin hacmi \( 10 \, cm^3 \) ise, batan hacim de \( 10 \, cm^3 \) olur.
- ➡️ Kaldırma kuvveti: \( F_k = 1 \cdot 10 \cdot 9.8 = 98 \, N \) olur (g=9.8 m/s² alınırsa).
🎯 Sonuç
Batan cisimlerde kaldırma kuvveti, cismin tamamı sıvı içinde olduğu için maksimum değerine ulaşır. Ancak cismin ağırlığı bu kuvvetten büyük olduğu için cisim dibe batar. Bu prensip, gemilerin yüzmesinden, balonların uçmasına kadar birçok olayın temelini oluşturur.
