Bir öğrenci laboratuvarda sıvıların kaldırma kuvvetini incelerken şu gözlemleri yapıyor:
• Tahta parçası suda yüzüyor
• Demir bilye suda batıyor
• Aynı demir bilye cıva içinde yüzüyor
Bu gözlemlere dayanarak öğrenci aşağıdaki sonuçlardan hangisine ulaşabilir?
A) Yoğunluğu sıvının yoğunluğundan küçük olan cisimler batar
B) Yoğunluğu sıvının yoğunluğundan büyük olan cisimler yüzer
C) Cismin sıvı içindeki davranışı cismin ve sıvının yoğunluklarına bağlıdır
D) Metal cisimler her zaman sıvılarda batar
Merhaba sevgili öğrenciler!
Bu soruda, günlük hayatta sıkça karşılaştığımız kaldırma kuvveti prensiplerini ve yoğunluk kavramını anlamamız gerekiyor. Bir cismin bir sıvı içinde yüzüp yüzmeyeceği, cismin ve sıvının yoğunluklarının karşılaştırılmasıyla belirlenir. Gelin, öğrencinin gözlemlerini adım adım inceleyelim ve doğru sonuca ulaşalım:
- Gözlem 1: Tahta parçası suda yüzüyor.
- Bu gözlem bize, tahtanın yoğunluğunun suyun yoğunluğundan daha az olduğunu gösterir. Yani, $\rho_{tahta} < \rho_{su}$ olduğu için tahta suda yüzer.
- Gözlem 2: Demir bilye suda batıyor.
- Bu gözlem ise demirin yoğunluğunun suyun yoğunluğundan daha fazla olduğunu gösterir. Yani, $\rho_{demir} > \rho_{su}$ olduğu için demir bilye suda batar.
- Gözlem 3: Aynı demir bilye cıva içinde yüzüyor.
- Bu çok ilginç bir gözlem! Aynı demir bilye suda batarken, cıva içinde yüzüyor. Bu durum, cıvanın yoğunluğunun demirin yoğunluğundan daha fazla olduğunu gösterir. Yani, $\rho_{demir} < \rho_{cıva}$ olduğu için demir bilye cıva içinde yüzer.
Şimdi bu gözlemler ışığında seçenekleri değerlendirelim:
- A) Yoğunluğu sıvının yoğunluğundan küçük olan cisimler batar
- Bu ifade, ilk gözlemimizle çelişmektedir. Tahta (yoğunluğu sudan küçük) suda batmıyor, aksine yüzüyor. Bu nedenle A seçeneği yanlıştır.
- B) Yoğunluğu sıvının yoğunluğundan büyük olan cisimler yüzer
- Bu ifade de ikinci gözlemimizle çelişmektedir. Demir bilye (yoğunluğu sudan büyük) suda yüzmüyor, aksine batıyor. Bu nedenle B seçeneği yanlıştır.
- C) Cismin sıvı içindeki davranışı cismin ve sıvının yoğunluklarına bağlıdır
- Bu seçenek, yaptığımız tüm gözlemleri açıklıyor. Tahta suda yüzüyor çünkü tahta sudan daha az yoğun. Demir suda batıyor çünkü demir sudan daha yoğun. Ancak aynı demir, cıvada yüzüyor çünkü cıva demirden daha yoğun. Gördüğümüz gibi, cismin yüzmesi veya batması hem cismin kendi yoğunluğuna hem de içinde bulunduğu sıvının yoğunluğuna bağlıdır. Bu nedenle C seçeneği doğrudur.
- D) Metal cisimler her zaman sıvılarda batar
- Bu ifade de üçüncü gözlemimizle çelişmektedir. Demir bir metal olmasına rağmen cıva içinde yüzmektedir. Bu nedenle D seçeneği yanlıştır.
Cevap C seçeneğidir.
