Kaldırma Kuvveti: Suyun Cisimler Üzerindeki Etkisi

Kaldırma Kuvveti ve Hesaplanması

Sıvıya daldırılan bir cisme farklı kuvvetler etki eder. Yatayda, cismin yan yüzeylerine etki eden basınç kuvvetleri (F₃ ve F₄) birbirini dengeler. Ama düşeyde durum farklıdır! Alt yüzeye etki eden kuvvet (F₂), üst yüzeye etki eden kuvvetten (F₁) büyüktür.

Bu fark, kaldırma kuvvetini oluşturur. Cismin alt ve üst yüzeyindeki sıvı yükseklikleri farklı olduğu için basınç kuvvetleri de farklıdır. Net kuvveti hesaplamak için:

F₁ = h₁·d·g·A ve F₂ = h₂·d·g·A formüllerini kullanırız. Kaldırma kuvveti ise: Fₖ = F₂ - F₁ = $h₂ - h₁$·d·g·A = h·A·d·g = Vᵦₐₜₐₙ·d·g

💡 Unutma: Kaldırma kuvveti, cismin batan hacmi, sıvının yoğunluğu ve yer çekimi ivmesinin çarpımına eşittir. Bunu Fₖ = Vᵦₐₜₐₙ·d·g şeklinde yazabiliriz.

Cismin Sıvıdaki Davranışları

Sıvıya daldırılan cisim, sıvının bir kısmının yerini değiştirir. Arşimet ilkesine göre: Kaldırma kuvveti, cismin yerini değiştirdiği sıvının ağırlığına eşittir. Yani taşan sıvının ağırlığı, kaldırma kuvvetine eşittir.

Cisimler sıvı içinde üç farklı durumda bulunabilir:

1. Yüzme Durumu: Kaldırma kuvveti cismin ağırlığına eşittir $Fₖ = G$. Cismin tamamı sıvıya batmaz, Vᵦ < Vₖ ve dₛ > dₖ olur.

2. Askıda Kalma Durumu: Cisim sıvı içinde bir derinlikte asılı kalır. Kaldırma kuvveti yine ağırlığa eşittir, ancak cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğuna eşittir (dₖ = dₛ) ve cismin tüm hacmi batar (Vᵦ = Vₖ).

3. Batma Durumu: Cisim dibe çöker. Ağırlık kaldırma kuvvetinden büyüktür (G > Fₖ) ve cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğundan büyüktür (dₖ > dₛ).

⚠️ Dikkat: Taşırma kabı kullanıldığında yüzen ve askıda kalan cisimlerde kabın ağırlığı değişmez, çünkü taşan sıvının kütlesi cismin kütlesine eşittir. Batan cisimlerde ise kap ağırlaşır çünkü taşan sıvı cisimden daha hafiftir.