1. SIVILARIN KALDIRMA KUVVETİ Sıvının kaldırma kuvveti Kaldırma kuvveti Cismin ağırlığı Sıvı içerisine batırılan bir cisim iki kuvvet etkisinde kalır; 1. Ağırlığı nedeniyle sıvının dibine batmaya çalışır. 2. Sıvı tarafından uygulanan basınç kuvveti nedeniyle yukarı itilir. (kaldırma kuvveti )
SIVI İÇİNE BATIRILAN BİR CİSME UYGULANAN BASINÇ KUVVETİ F 1 F 2 cisim F 3 F 2 sıvı Sıvı içine batırılan bir cismin durumu Şekildeki cisim sıvı içerisine batırılmıştır. Cismin yan yüzeylerine uygulanan sıvının basınç kuvveti birbirine eşittir. ( F 3 = F 4 ) Cisme alt yüzeyden uygulanan basınç kuvveti ( F 2 ),üsten uygulanan basınç kuvvetinden ( F 1 ) daha fazladır. ( Derinlik farkından dolayı ) Bu durumda cismin alt yüzündeki basınç kuvveti ( F 2 ),üst yüzündeki basınç kuvvetinden ( F 1 ) büyük olur. F 2 > F 1 F 2 - F 1 farkı ise Kaldırma Kuvvetinin doğmasına yol açar.
DENEY : Sıvıların kaldırma kuvveti AMAÇ : Sıvıların kaldırma kuvvetini görme ve ölçmeyi öğrenme Araç Gereçler : İki adet beher bardağı,dinamometre,su,ispirto,taş,ip Deneyin Yapılışı : Bardağın birine su diğerine ispirto koyunuz.taşı iple bağlayarak dinamometrenin çengeline takınız.daha sonra taşın havadaki ağırlığını okuyup yazınız. Aynı şekilde taşı,su ve ispirto içinde tartınız,ağırlıklarını yazınız. Dinamometre Taş Su İspirto a. Havada b. Suda c.ispirtoda Bir cismin havada suda ve ispirtodaki ağırlıkları
DENEYİN SONUCU : Taşın havadaki ağırlığı,sudaki ve ispirtodaki ağırlığından büyüktür.sıvıların kaldırma kuvveti olmasaydı taşın ağırlığının değişmemesi gerekirdi. Taşın,sudaki ağırlığının ispirtodaki ağırlığından büyük olmasını nasıl açıklarsınız? Sıvıların kaldırma kuvveti sıvının yoğunluğuna bağlıdır. d su > d ispirto NOT Sıvıların yoğunluğu arttıkça kaldırma kuvvetleri de fazla olur.
DENEY : Kaldırma kuvvetinin ölçülmesi AMAÇ : Su içine batırılan bir cisme,su tarafından uygulanan kaldırma kuvvetini ölçerek bulma. Araç Gereçler : Dinamometre,beher bardağı,taş,su,ip DENEYİN YAPILIŞI: Taş Dinamometre Su Taşı ipe iyice bağlayarak ipi dinamometrenin çengeline takınız.taşın havadaki ağırlığını ölçerek not ediniz.behere su koyup,taşı suyun içine batırıp sudaki ağırlığını ölçünüz. a. Havada b. Suda
DENEYİN SONUCU : Suyun taşa uyguladığı kaldırma kuvveti,taşın hafiflemesine neden olur.bu nedenle taşın havadaki ağırlığı ile su içindeki ağırlığı birbirinden farklıdır.bunu şöyle ifade edebiliriz: Kaldırma kuvveti = Cismin havadaki ağırlığı - Cismin su içindeki ağırlığı Örnek : Havada 180 N,su içinde 150 N gelen bir cisme uygulanan kaldırma kuvveti kaç N olur? Çözüm : Havadaki ağırlık : 180 N Sudaki ağırlık : 150 N Kaldırma kuvveti :? Kaldırma kuvveti = Havadaki ağırlık Kaldırma kuvveti = 180-150 Kaldırma kuvveti = 30 N - Sudaki ağırlık
Sıvı içerisine batırılan bir cisim sıvı tarafından yukarı doğru itilir,bu itme kuvvetine sıvının kaldırma kuvveti denir. ARCHİMEDES ( ARŞİMED ) YASASI Sıvı içine batırılan bir cisim taşırdığı veya yerini değiştirdiği sıvının ağırlığı kadar kendi ağırlığından kaybeder. Başka bir ifadeyle; Sıvı içerisine batırılan bir cisim,yerini değiştirdiği veya taşırdığı sıvının ağırlığına eşit bir kuvvetle aşağıdan yukarı doğru itilir.bu itme kuvvetine sıvının KALDIRMA KUVVETİ denir. KALDIRMA KUVVETİ = CİSMİN HACMİ Kaldırma kuvveti,cismi sıvı yüzüne doğru hareket etmeye zorlar ve onun hafiflemesine yol açar.
SIVILARIN KALDIRMA KUVVETİ : Sıvıların kaldırma kuvveti; 1. Sıvının öz ağırlığı ile, 2. Cismin sıvıya batan hacmi ile doğru orantılıdır. Kaldırma kuvveti = Batan cismin hacmi X Sıvının öz ağırlığı Sıvının kaldırma kuvveti = F K Cismin batan kısmının hacmi = V b Sıvının öz ağırlığı = d F K = V b. d Olur. AYRICA; Sıvının kaldırma kuvveti = Cismin havadaki ağırlığı - Cismin su içindeki ağırlığı
Örnek : Havadaki ağırlığı 156 gf olan bir demir parçasının su içindeki ağırlığı ne olur?( Demirin öz ağırlığı 7,8 gf / cm 3 ) Çözüm : G = 156 gf d = G G V = A) İlkin demirin V d d = 7,8 gf / cm hacmi bulunur. 3 156 gf V =? V = V = 20 cm 3 7,8 gf / cm 3 B ) Kaldırma kuvveti hesaplanır: d su = 1 gf / cm 3 V b = 20 cm 3 F K =? F K = V b. d F K = 20 cm 3.1 gf / cm 3 F K = 20 gf C ) Kaldırma kuvveti = Havadaki ağırlık - Sudaki ağırlık F K = G hava - G su G su = G hava - F K G su = 156gf - 20 gf G su = 136 gf
Örnek : Bir mermer parçasının havadaki ağırlığı 33,8 gf geliyor.bu mermer su içinde tartılınca 20,8 gf geliyor. a) Mermerin hacmi b ) mermerin öz ağırlığı ne olur? Çözüm : G hava = 33,8 gf G su d =? V =? F K =? = 20,8 gf Önce kaldırma kuvvetini bulalım: F K = G h - G sıvı F K = 33,8-20,8 F K = 13 gf a ) Mermerin hacmi : F K = V b. d 13= V b.1 V b = 13 cm 3 Olur. b) Mermerin öz ağırlığı: G = 33,8 gf V = 13 cm 3 d =? d= G / V d = d = 2,6 gf / cm 3 33,8 gf 13 cm 3 Olur.
Soru : Hacmi 14 cm 3 olan bir taş parçası suda tartırsa kaç gram gelir? Soru : Bir cismin havadaki ağırlığı 270 gf,sudaki ağırlığı 170 gf olduğuna göre,cismin öz ağırlığını bulunuz?
Soru : Bir cisme etki eden kaldırma kuvveti ile ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur? A ) Cismin ağırlığı ne kadar fazlaysa o kadar çok kaldırma kuvveti uygulanır. B ) Batan bir cisim için kaldırma kuvveti sıvının ağırlığından küçüktür. C ) Sıvı içinde,askıda kalmış bir cisim için kaldırma kuvveti cismin ağırlığından büyüktür. D ) Sıvı miktarını artırırsak kaldırma kuvveti de artar.
BİR CİSİM NE ZAMAN YÜZER?( CİSİMLERİN YÜZME ŞARTLARI ) DENEY : Bir cisim ne zaman yüzer? AMAÇ : Cisimlerin hangi şartlarda yüzdüğünü kavrar. Araç Gereçler : Geniş ve derin cam kap,su,tuz,taze yumurta,karıştırıcı çubuk DENEYİN YAPILIŞI : I. Kap içine su koyduktan sonra,yumurtayı suya bırakınız.yumurtanın battığını gördünüz mü? ( Yumurta batmıyorsa taze değildir.taze yumurta bulunuz.) Yumurtanın batmasının nedeni,ağırlığının,suyun kaldırma kuvvetinden büyük olmasındandır,değil mi? Su Yumurta
II. Daha sonra su içine azar azar tuz atarak suyu bir cam çubukla karıştırınız. Yumurta yavaş yavaş yükseldiğini ve tuzlu su içinde durduğunu görürsünüz. Bu deneyde tuzlu suyun öz ağırlığı büyüdüğünden kaldırma kuvveti de ( F K ) büyümüş ve cismin ağırlığına eşit olmuştur.bu halde yumurta,tuzlu suyun içinde bıraktığınız yerde kalır. Bu durumda kaldırma kuvveti cismin ağırlığına eşit olunca cismin öz ağırlığı da sıvının öz ağırlığına eşit olur. Neden? Tuzlu su Yumurta Demek ki bir cismin ağırlığı,cismin tümünün sıvı içine batması halindeki kaldırma kuvvetine eşit ise,cisim sıvının içinde durur,bu halde sıvının özgül ağırlığı cismin özgül ağırlığına eşittir.
III. Suya daha fazla tuz atarak ve cam çubukla karıştırarak deneye devam edelim. Yumurtanın yavaş yavaş yükseldiğini ve nihayet bir kısmının sıvı dışına çıktığını görürüz. Tuzlu su Yumurta Yumurtanın öz ağırlığı sıvının öz ağırlığından büyük olduğu için yumurta yüzer.
DENEYİN ŞEKLİ Su Yumurta Tuzlu su I.Batar. II.Dengede kalır. III. Yüzer. DENEYİN AÇIKLANMASI : Tuzlu suda daha fazla tuz eritmekle sıvının öz ağırlığını artırdığımız için F K kaldırma kuvveti büyüyor.(bütün hacminin batması durumunda) ve cisim G ağırlığından daha büyük olmaya başlayınca yumurtayı yukarı doğru hareket ettiriyor. Bu kuvvetin etkisi altında hareket eden yumurtanın bir kısmı sıvıdan dışarı çıkınca sıvı içinde kalan kısmın hacmi,dolayısıyla kaldırma kuvveti de küçülerek cismin ağırlığına eşit bir değer alınca cisim,sıvı yüzünde dengede kalır. F K = G dir.işte bir cismin bir sıvı yüzünde dengede kalmasına YÜZME denir. Demek ki bir cisim bir sıvı üzerinde yüzüyorsa,cismin sıvı içine batan kısmına ait kaldırma kuvveti cismin ağırlığına eşittir.
CİSİMLERİN YÜZME ŞARTLARI Kaldırma kuvveti ( F K ) Cisim su Ağırlık ( G ) Sıvı içerisine batırılan bir cisme iki yönden kuvvet etki eder: 1. Cismin ağırlığından dolayı aşağıya doğru bir kuvvet ( G ) 2. Sıvının kaldırma kuvvetinden dolayı yukarı doğru iten bir kuvvet ( F K ) Şu halde sıvı içerisinde bulunan bir cisim G ve F K kuvvetlerinin etkisinde kalır. G v e F K kuvvetlerinin birbirlerine göre,büyüklük bakımından,değişik üç durumu olabilir;
I. G > F K DURUMU: İspirto (d= 0,8 gf / cm 3 ) Buz parçası ( d = 0,9 gf / cm 3 ) ( I ) Cismin ağırlığının yerini değiştirdiği sıvı ağırlığından büyük olması G > F K halinde,cisim G - F K kadar bir kuvvetle dibe batar. Ya da; Bir cisim,öz ağırlığı kendi öz ağırlığından küçük olan bir sıvıda BATAR. d buz > d ispirto
II. G = F K DURUMU : Su+ispirto ( d = 0,9 gf / cm 3 ) Buz ( d = 0,9 gf / cm 3 ) ( II ) Cismin ağırlığı,yerini değiştirdiği sıvının ağırlığına eşit ise,sıvı cismin ağırlığını dengeler. G = F K olur. Cisim,bırakıldığı yerde dengede kalır. Ya da ; Bir cismin öz ağırlığı kendi öz ağırlığında eşit olan bir sıvı içinde bırakıldığı yerde dengede kalır. d sıvı = d cisim
III. G < F K DURUMU : Buz ( d = 0,9 gf / cm 3 ) Su ( d = 1 gf / cm 3 ) ( III ) Cismin ağırlığı yerini değiştirdiği sıvı ağırlığından küçük ise,cisim, F K - G kadar bir kuvvetle yukarı itilir ve sıvı yüzünde bir kısmı batmış halde YÜZER. Ya da ; Bir cismin öz ağırlığı kendi öz ağırlığından büyük olan bir sıvıda YÜZER. d sıvı > d cisim
DENEYİN ŞEKLİ İspirto Su + ispirto Su Buz I. Batar. II. Dengede kalır. III. Yüzer. NOT Gemi yapımında öz ağırlığı sıvınınkinden büyük olan maddeler kullanıldığı halde,cismin hacmini büyüterek gemilerin yüzmesi sağlanır.
F.Ç
Cevap F.Ç