kaldırma kuvveti formülü örnekleri

Question

Kaldırma kuvveti formülünü anlamakta ve örneklerde uygulamakta zorlanıyorum. Formülün ne anlama geldiğini ve nasıl kullanıldığını karıştırıyorum.

Answer 1

🧲 Kaldırma Kuvveti Nedir?

Kaldırma kuvveti, bir akışkan (sıvı veya gaz) içerisine batırılan bir cisme, akışkan tarafından uygulanan yukarı yönlü kuvvettir. Bu kuvvet, cismin batan hacmi kadar akışkanın ağırlığına eşittir. Arşimet Prensibi olarak da bilinir.

🧪 Kaldırma Kuvveti Formülü

Kaldırma kuvveti (F_k) aşağıdaki formülle hesaplanır:

F_k = V_b * d_s * g

Burada:

• 🌊 V_b: Cismin batan hacmi (m³)
• 💧 d_s: Sıvının yoğunluğu (kg/m³)
• 🌎 g: Yerçekimi ivmesi (yaklaşık 9.81 m/s²)

🎯 Formüldeki Elemanların Anlamları

Batan Hacim (V_b): Cismin sıvının içinde kalan kısmının hacmidir. Eğer cisim tamamen batmışsa, cismin toplam hacmine eşittir.

Sıvının Yoğunluğu (d_s): Sıvının birim hacimdeki kütlesidir. Örneğin, suyun yoğunluğu yaklaşık 1000 kg/m³'tür.

Yerçekimi İvmesi (g): Dünya üzerindeki cisimlere etki eden yerçekimi kuvvetinin ivmesidir. Genellikle 9.81 m/s² olarak kabul edilir.

📌 Kaldırma Kuvveti Formülü Örnekleri

🎈 Örnek 1: Tamamen Batan Cisim

Bir demir bilye suyun içine tamamen batırılıyor. Bilyenin hacmi 0.0001 m³ ve suyun yoğunluğu 1000 kg/m³ olduğuna göre, bilyeye etki eden kaldırma kuvvetini hesaplayın.

Çözüm:

F_k = V_b * d_s * g

F_k = 0.0001 m³ * 1000 kg/m³ * 9.81 m/s²

F_k = 0.981 N

Demir bilyeye etki eden kaldırma kuvveti 0.981 Newton'dur.

🧊 Örnek 2: Kısmen Batan Cisim

Bir buz parçası suyun üzerinde yüzüyor. Buzun toplam hacmi 0.0005 m³ ve buzun %80'i suyun altında olduğuna göre, buza etki eden kaldırma kuvvetini hesaplayın.

Çözüm:

Öncelikle batan hacmi hesaplamamız gerekiyor:

V_b = 0.0005 m³ * 0.80 = 0.0004 m³

Şimdi kaldırma kuvvetini hesaplayabiliriz:

F_k = V_b * d_s * g

F_k = 0.0004 m³ * 1000 kg/m³ * 9.81 m/s²

F_k = 3.924 N

Buz parçasına etki eden kaldırma kuvveti 3.924 Newton'dur.

🚢 Örnek 3: Geminin Yüzmesi

Büyük bir gemi su üzerinde yüzüyor. Geminin su altındaki kısmının hacmi 1000 m³ olduğuna göre, gemiye etki eden kaldırma kuvvetini hesaplayın.

Çözüm:

F_k = V_b * d_s * g

F_k = 1000 m³ * 1000 kg/m³ * 9.81 m/s²

F_k = 9810000 N

Gemiye etki eden kaldırma kuvveti 9,810,000 Newton'dur.

💡 Önemli Notlar

• ⚖️ Kaldırma kuvveti, cismin ağırlığına eşit olduğunda cisim yüzer.
• ⚓ Kaldırma kuvveti, cismin ağırlığından küçük olduğunda cisim batar.
• 🎈 Kaldırma kuvveti, cismin ağırlığına eşit olduğunda cisim askıda kalır.