Bir cisme etki eden kaldırma kuvveti aşağıdakilerden hangisine eşittir?
A) Cismin kütlesi
B) Cismin ağırlığı
C) Yer değiştiren sıvının ağırlığı
D) Cismin hacmi
E) Sıvının basıncı
Sevgili öğrenciler,
Bu soru, fizik dersinde çok önemli bir kavram olan kaldırma kuvveti ile ilgilidir. Kaldırma kuvveti, bir sıvıya (veya gaza) batırılan cisimlere sıvı tarafından yukarı doğru uygulanan kuvvettir. Bu kuvvetin büyüklüğünü anlamak için Arşimet Prensibi'ni hatırlamamız gerekiyor.
- Arşimet Prensibi der ki: "Bir sıvıya tamamen veya kısmen batırılan bir cisme etki eden kaldırma kuvveti, cismin yerini değiştirdiği sıvının ağırlığına eşittir."
- Yani, bir cismi suya batırdığımızda, cisim kendi hacmi kadar suyu yerinden oynatır. İşte bu yerinden oynatılan (yer değiştiren) suyun bir ağırlığı vardır ve kaldırma kuvveti tam olarak bu ağırlığa eşittir.
- Şimdi seçenekleri inceleyelim:
- A) Cismin kütlesi: Kaldırma kuvveti doğrudan cismin kütlesine eşit değildir. Cismin kütlesi, cismin kendi ağırlığını belirler.
- B) Cismin ağırlığı: Kaldırma kuvveti, yüzen bir cismin ağırlığına eşit olabilir (denge durumunda), ancak genel olarak kaldırma kuvveti cismin ağırlığına eşit değildir. Örneğin, batan bir cisim için kaldırma kuvveti, cismin ağırlığından küçüktür.
- C) Yer değiştiren sıvının ağırlığı: Bu ifade, Arşimet Prensibi'nin tam olarak tanımıdır. Kaldırma kuvveti, cismin yerini değiştirdiği sıvının ağırlığına eşittir. Matematiksel olarak, kaldırma kuvveti $F_K = V_{batan} \cdot \rho_{sıvı} \cdot g$ formülüyle bulunur. Burada $V_{batan}$ cismin batan hacmi, $\rho_{sıvı}$ sıvının yoğunluğu ve $g$ yer çekimi ivmesidir. $V_{batan} \cdot \rho_{sıvı}$ ifadesi yer değiştiren sıvının kütlesini, bu kütlenin $g$ ile çarpımı ise yer değiştiren sıvının ağırlığını verir.
- D) Cismin hacmi: Cismin hacmi, ne kadar sıvının yer değiştireceğini belirlemede önemli bir rol oynar, ancak kaldırma kuvveti doğrudan cismin hacmine değil, yer değiştiren sıvının hacmine ve yoğunluğuna (dolayısıyla ağırlığına) bağlıdır.
- E) Sıvının basıncı: Sıvının basıncı, kaldırma kuvvetinin oluşmasına neden olan temel etkendir (cismin alt ve üst yüzeylerine etki eden basınç farkı), ancak kaldırma kuvveti doğrudan bir basınç değeri değil, bir kuvvettir.
Bu açıklamalar ışığında, kaldırma kuvvetinin tanımı ve Arşimet Prensibi'ne göre doğru seçenek, yer değiştiren sıvının ağırlığıdır.
Cevap C seçeneğidir.
