SIVILARIN VE GAZLARIN KALDIRMA KUVVETİ FEN VE TEKNOLOJİ KONU ANLATIMI 8.SINIF

SIVILARIN VE GAZLARIN KALDIRMA KUVVETİ

8.SINIF

DERS 1

ÜNİTE 2: KUVVET VE HAREKET

KONU: SIVILARIN  VE GAZLARIN KALDIRMA KUVVETİ
Sıvılar, içine batırılan cisimleri yukarı doğru iterler. Bu itme kuvvetine, sıvıların kaldırma  kuvvetidenir.

                                         
                                          
Balıkların su içinde, gemilerin ve kayıkların su üstünde yüzmesi suyun kaldırma kuvvetinin en güzel göstergesidir.
Elimizle bir topu suya batırmaya çalıştığımızda da, suyun topu  yukarı doğru ittiğini rahatça gözlemleyebiliriz.
Aşağıdaki şekilde bir yumurtanın saf suda battığını, tuzlu suda ise yüzdüğünü görüyoruz..(Tuzlu su daha yoğun olduğu için yumurta tuzlu suda yüzmektedir.)

                                                                    

Sıvıların cisimlere uyguladığı kaldırma kuvveti :

1-  Sıvının öz kütlesine (ds), (sıvının yoğunluğuna)

2-  Cismin batan cismin hacmine (Vb),

3-  Yer çekimi ivmesine (g) bağlıdır.
Bir cismi, önce havada, sonra su ve zeytinyağı içinde ayrı ayrı tartarak, kaldırma kuvvetinin sıvıların öz kütlesine bağlı olduğunu gözlemleyebiliriz. Cismin sudaki ağırlığı havadaki ağırlığından küçüktür. Çünkü su, cisme kaldırma kuvveti uygular. Zeytinyağının  yoğunluğu suyun yoğunluğundan daha az olduğu için, cisim  zeytinyağı içinde sudakine göre biraz daha ağır  gelir.

                                  

Sıvıların Kaldırma Kuvvetinin Ölçülmesi

Archimedes Prensibi

Archimedes (Arşimet) Prensibine göre, bir cisme sıvı tarafından uygulanan kaldırma kuvveti, cismin sıvı içine batan kısmına eşit hacimdeki sıvının ağırlığına eşittir.

Bu nedenle sıvı içindeki bir cisme uygulanan kaldırma kuvvetini hesaplamak için,cismin sıvıya batan hacmini ve sıvının yoğunluğunu bilmek gerekir.

Fk =Kaldırma kuvveti

V_b= Cismin sıvıya  batan kısmının hacmi

d_s= Sıvının öz kütlesi

g =yerçekimi ivmesi alınırsa,

Sıvının kaldırma kuvveti     Fk= Vb.ds.g   formülü ile bulunur. 

                         

                             

Bir dinamometre ile bir taşı önce havada tartalım, ardından dereceli silindirdeki su içinde tartalım.
Cismin havadaki ağırlığından sudaki ağırlığını çıkardığımızda, suyun cisme uyguladığı kaldırma kuvvetini bulabiliriz. 

Aynı zamanda dereceli silindirde yükselen su seviyesinden taşın hacmini de bulabiliriz.

                                 

                                

                                    

Şekildeki deneylerde suyun cisme uyguladığı kaldırma kuvvetinin, cismin taşırdığı suyun ağırlığına eşit olduğu görülüyor. Taşan sıvının ağırlığı hesaplanarak kaldırma kuvveti bulunabilir.

                                                             Fk=Gtaşan su
Cisimlerin Yüzme Şartı

Bir cisim sıvı içine bırakıldığında, ya batar ya yüzer ya da sıvı içinde askıda kalır.

                    

                          

1. Yüzme Durumu

Cismin yoğunluğu, sıvının yoğunluğundan küçükse, cisim sıvı üzerinde yüzer.

d_cisim < d_sıvı ise cisim sıvı üzerinde durur.

Bu durumda da sıvının uyguladığı kaldırma kuvveti, cismin ağırlığına eşittir.

                      

     G_cisim = F_kaldırma

2. Dibe Batma Durumu

Cismin yoğunluğu, içine bırakıldığı sıvının yoğunluğundan büyükse cisim dibe batar.

d_cisim > d_sıvı ise cisim sıvıya batar.

Bu durumda cismin ağırlığı, sıvının kaldırma kuvvetinden daha büyüktür.

G_cisim > F_kaldırma

3. Askıda Kalma Durumu

Cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğuna eşitse, cisim  sıvı içine bırakıldığı yerde askıda kalır. Cisim sıvı içinde dengede durur.

d_cisim = d_sıvı ise cisim askıda kalır.

Bu durumda sıvının cisme uyguladığı kaldırma kuvveti, cismin ağırlığına eşittir.

G_cisim = F_kaldırma

                           
           

SORULARA DİKKATLİ  BAKALIM:
Kütleleri eşit  farklı cisimler, aynı sıvı içinde askıda ya da yüzüyor ise:
Fk------->eşit olur.
Vb------> eşit olur.
Askıda kalanların özkütleleri > Yüzen cisimlerin özkütlesi
Batan hacimleri(Vb) eşit  farklı cisimler,  aynı sıvı içinde askıda ya da yüzüyor ise:
Fk--------->eşit
Yüzen ve askıda kalan cisimlere ağırlığı kadar, batan cisimlere ise ağırlığından küçük Fk etki eder.
Aynı sıvı içinde farklı cisim varsa;
Özkütlesi en büyük olan batar, özkütlesi en küçük olan yüzer.
Fk'sı en küçük olan batar, Fk'sı en büyük olan yüzer.
Farklı sıvılar içinde aynı cisim varsa;
Fk=Vb.ds.g eşitliğinden incelenirse, Vb  ile ds  ters orantılı olduğu görülür.
Yani özkütlesi en küçük olan sıvıda Vb (batan hacim) daha büyük olur.

Gazların Kaldırma Kuvveti

Gazlar da sıvılar gibi içinde bulundukları cisimlere kaldırma kuvveti uygular.

Gazların cisimlere uyguladığı kaldırma kuvveti aşağıdaki formül ile bulunur.

           

                  

              

            Fk = V_cisim .d_gaz. g

                        

Cismin tamamının hava içinde olduğuna dikkat edin.

İçi gaz dolu olan balon havanın kaldırma kuvvetinin etkisinde yukarı doğru itilir. Balonun kendi ağırlığıda olduğu için, balonu yukarı doğru iten net kuvvet aşağıdaki gibi bulunur.
                                                                     Fnet=Fk-G
                                       F_k > G  olursa  balon yukarı doğru çıkar.
                                       F_k = G olursa ve balon havada ise dengede kalır.
                                       F_k < G  olursa balon yerde kalır,yukarı çıkamaz.