Bir cisim suda yüzüyorsa aşağıdaki ifadelerden hangisi kesinlikle doğrudur? (Suyun yoğunluğu: 1 g/cm³)
A) Cismin yoğunluğu 1 g/cm³'ten büyüktür
B) Cismin yoğunluğu 1 g/cm³'ten küçüktür
C) Cismin kütlesi suyun kütlesinden azdır
D) Cismin hacmi suyun hacminden küçüktür
Sevgili öğrenciler, bu soruyu çözmek için cisimlerin sıvılardaki davranışlarını, yani yüzme, batma ve askıda kalma durumlarını iyi anlamamız gerekiyor. Haydi adım adım inceleyelim:
-
Yüzme Durumu Nedir? Bir cismin bir sıvıda yüzmesi demek, cismin sıvının yüzeyinde kalması veya kısmen sıvıya batarak dengede durması demektir. Bu durum, cismin ağırlığı ile sıvı tarafından cisme uygulanan kaldırma kuvvetinin birbirine eşit olmasıyla gerçekleşir.
-
Yoğunluk ve Yüzme İlişkisi: Bir cismin bir sıvıda nasıl davranacağını belirleyen en önemli faktör, cismin yoğunluğu ile sıvının yoğunluğunun karşılaştırılmasıdır.
- Eğer cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğundan küçükse ($ \rho_{cisim} < \rho_{sıvı} $), cisim sıvıda yüzer. Bu durumda cismin bir kısmı sıvının içinde, bir kısmı ise dışarıda kalır.
- Eğer cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğuna eşitse ($ \rho_{cisim} = \rho_{sıvı} $), cisim sıvının içinde herhangi bir seviyede askıda kalır (ne batar ne de yüzeye çıkar).
- Eğer cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğundan büyükse ($ \rho_{cisim} > \rho_{sıvı} $), cisim sıvıda batar.
-
Sorumuzdaki Durum: Soru bize cismin suda yüzdüğünü söylüyor. Suyun yoğunluğu $1 \text{ g/cm}^3$ olarak verilmiş. Yukarıdaki bilgiler ışığında, bir cismin suda yüzebilmesi için yoğunluğunun suyun yoğunluğundan kesinlikle küçük olması gerekir. Yani, $ \rho_{cisim} < \rho_{su} $.
-
Seçenekleri İnceleyelim:
- A) Cismin yoğunluğu $1 \text{ g/cm}^3$'ten büyüktür: Eğer cismin yoğunluğu $1 \text{ g/cm}^3$'ten büyük olsaydı, cisim suda batardı. Bu ifade yanlıştır.
- B) Cismin yoğunluğu $1 \text{ g/cm}^3$'ten küçüktür: Cismin suda yüzebilmesi için yoğunluğunun suyun yoğunluğundan ($1 \text{ g/cm}^3$) küçük olması gerekir. Bu ifade kesinlikle doğrudur.
- C) Cismin kütlesi suyun kütlesinden azdır: Bu ifade belirsizdir. "Suyun kütlesi" derken ne kastedildiği açık değildir (tüm suyun kütlesi mi, yoksa cismin yerini değiştirdiği suyun kütlesi mi?). Eğer cismin yerini değiştirdiği suyun kütlesi kastediliyorsa, yüzen bir cismin kütlesi, yerini değiştirdiği suyun kütlesine eşittir. Dolayısıyla bu ifade kesinlikle doğru değildir.
- D) Cismin hacmi suyun hacminden küçüktür: Bu ifade de belirsizdir. Yüzen bir cismin hacmi, yerini değiştirdiği suyun hacminden genellikle daha büyüktür (çünkü cismin sadece bir kısmı suya batar). Dolayısıyla bu ifade de kesinlikle doğru değildir.
Bu analizler sonucunda, bir cismin suda yüzmesinin temel koşulunun, cismin yoğunluğunun suyun yoğunluğundan daha az olması olduğu açıkça görülmektedir.
Cevap B seçeneğidir.
