Yüzen cisimlerde kaldırma kuvveti ağırlığa eşit midir

Question

Bir cismin suyun üzerinde sabit durduğunu görüyorum ve bu durumda kaldırma kuvveti ile cismin ağırlığının eşit olduğunu öğrendim. Ancak cisim yüzerken batarken veya yükselirken bu kuvvetlerin eşit olup olmadığını tam olarak anlayamadım. Dengede durmadığı zamanlar için kafam karıştı.

Answer 1

📘 Yüzen Cisimler ve Kaldırma Kuvveti

Bir cisim sıvı içinde yüzüyorsa, bu durumda cisme etki eden kaldırma kuvveti ile cismin ağırlığı birbirine eşittir. Bu, yüzme olayının temel prensibidir.

🔍 Kaldırma Kuvveti Nedir?

Bir sıvı içine bırakılan her cisme, sıvı tarafından yukarı yönde bir kuvvet uygulanır. Bu kuvvete kaldırma kuvveti (F_k) denir. Kaldırma kuvvetinin büyüklüğü, cismin batan kısmının taşırdığı sıvının ağırlığına eşittir.

⚖️ Yüzme Koşulu

Bir cisim sıvı içinde dengede yüzüyorsa, cisme etki eden iki temel kuvvet vardır:

• ⬇️ Ağırlık (G): Dünya'nın cisme uyguladığı yer çekimi kuvvetidir ve aşağı yöndedir.
• ⬆️ Kaldırma Kuvveti (F_k): Sıvının cisme uyguladığı kuvvettir ve yukarı yöndedir.

Cisim dengede olduğu için bu iki kuvvet birbirini dengeler:

F_k = G

🧠 Önemli Noktalar

• ✅ Evet, yüzen bir cisim için kaldırma kuvveti ağırlığa eşittir.
• 🚢 Bu denge, bir geminin suda batmadan yüzebilmesinin veya bir buz parçasının suyun üzerinde kalmasının nedenidir.
• 📏 Kaldırma kuvvetinin değeri, cismin batan hacminin taşırdığı sıvının ağırlığı kadardır. Bu, Arşimet Prensibi olarak bilinir.

🌊 Farklı Durumlar

• Askıda Kalan Cisim: 🎈 Eğer cisim sıvı içinde, ne yükseliyor ne de batıyorsa (askıda kalıyorsa), yine F_k = G dir.
• Batan Cisim: ⬇️ Eğer cisim batıyorsa, bu durumda ağırlık kaldırma kuvvetinden büyüktür (G > F_k).
• Yükselen Cisim: ⬆️ Eğer cisim sıvının yüzeyine doğru yükseliyorsa, kaldırma kuvveti ağırlıktan büyüktür (F_k > G).

💎 Sonuç

Bir cisim sıvı yüzeyinde dengede duruyor veya sıvı içinde herhangi bir derinlikte askıda kalıyorsa, ona etki eden kaldırma kuvveti, cismin ağırlığına tam olarak eşittir. Bu, yüzme olayının temel şartıdır.