Bir cisim suyun içinde askıda kaldığında, kaldırma kuvveti ve cismin ağırlığı arasındaki ilişki nedir?
A) Kaldırma kuvveti > Ağırlık
B) Kaldırma kuvveti < Ağırlık
C) Kaldırma kuvveti = Ağırlık
D) İlişki yoktur
Sevgili öğrenciler, bu soru, bir cismin sıvılar içindeki davranışını anlamamız için temel bir prensibi sorguluyor. Bir cismin suyun içinde nasıl hareket ettiğini belirleyen iki ana kuvvet vardır: cismin ağırlığı ve kaldırma kuvveti.
- Cismin Ağırlığı: Bu, yerçekimi nedeniyle cisme etki eden aşağı yönlü kuvvettir. Cismin kütlesi ne kadar fazlaysa, ağırlığı da o kadar fazla olur.
- Kaldırma Kuvveti: Bu, sıvı tarafından cisme uygulanan yukarı yönlü kuvvettir. Arşimet Prensibi'ne göre, bir cisme etki eden kaldırma kuvveti, cismin batan kısmının hacmi kadar sıvının ağırlığına eşittir.
Şimdi sorudaki duruma odaklanalım: "Bir cisim suyun içinde askıda kaldığında..."
- Bir cismin suyun içinde askıda kalması demek, o cismin ne suyun dibine batması ne de suyun yüzeyine çıkması demektir. Yani, cisim suyun içinde belirli bir derinlikte hareketsiz bir şekilde durur.
- Fizikte, bir cismin hareketsiz kalması veya sabit hızla hareket etmesi durumuna denge durumu denir. Denge durumunda, cisme etki eden net kuvvet sıfırdır.
- Suyun içinde askıda kalan bir cisme etki eden dikey kuvvetler sadece ağırlık (aşağı yönlü) ve kaldırma kuvveti (yukarı yönlü) olduğundan, bu kuvvetlerin birbirini dengelemesi gerekir.
- Eğer kaldırma kuvveti cismin ağırlığından büyük olsaydı, cisim yukarı doğru hareket eder ve yüzeye çıkardı.
- Eğer kaldırma kuvveti cismin ağırlığından küçük olsaydı, cisim aşağı doğru hareket eder ve dibe batardı.
- Cisim askıda kaldığına göre, yukarı yönlü kuvvetler (kaldırma kuvveti) ile aşağı yönlü kuvvetler (ağırlık) birbirine eşit olmalıdır. Bu denge durumu, cismin su içinde sabit kalmasını sağlar.
Bu açıklamalar ışığında, doğru ilişkiyi kolayca bulabiliriz.
- A) Kaldırma kuvveti > Ağırlık: Cisim yüzerdi.
- B) Kaldırma kuvveti < Ağırlık: Cisim batardı.
- C) Kaldırma kuvveti = Ağırlık: Cisim askıda kalır.
- D) İlişki yoktur: Bu durum fiziksel olarak mümkün değildir, her zaman bir ilişki vardır.
Cevap C seçeneğidir.
