fizik

ana

lise1

Suyun kaldırma kuvveti

SIVILARIN KALDIRMA KUVVETİ

Yazar fizik

Pazar, 28 Eylül 2008

Sıvı içerisine batırılan bir cismin hafiflemesinin nedeni sıvının cisme uyguladığı kaldırma kuvvetidir.

Arşimet Prensibi : Herhangi bir sıvı içine batırılan katı bir cisim sıvı tarafından yukarıya doğru kaldırılır. Kaldırma kuvvetinin büyüklüğü cismin sıvıya batan kısmının hacmi kadar hacimdeki sıvının ağırlığına eşittir.

Kaldırma Kuvveti = Batan Hacim . Sıvının Öz Kütlesi . Yer Çekim İvmesi

F_k = V_Batan . d_sıvı . g ( g =10 m / s² veya g = 1000 cm / s² ) 1 Newton = 10⁵ dyn

F_k = Kaldırma kuvveti V_batan = Cismin batan kısmının hacmi d_sıvı = Sıvının öz kütlesi

g= Yer çekim ivmesi

Cisimlerin Sıvı İçindeki Ağırlıkları

Cismin sıvı içindeki ağırlığı cismin havadaki ağırlığından kaldırma kuvveti çıkarılarak bulunur.

G_sıvı = G_hava -F_k

Cisimlerin Sıvı İçindeki Hareketleri

1-) Cismin havadaki ağırlığı kaldırma kuvvetinden büyük ise ( G > F_k ) cisim sıvı içinde dibe iner. ( Cismin öz kütlesi sıvının öz kütlesinden büyük ise cisim dibe iner )

2-) Cismin havadaki ağırlığı kaldırma kuvvetinden küçük ise ( G < F_k ) cisim sıvı içinde yüzeye doğru çıkar. ( cismin öz kütlesi sıvının öz kütlesinden küçük ise cisim yüzeye çıkar)

3-) Cismin havadaki ağırlığı kaldırma kuvvetine eşit ise ( G = F_k ) cisim sıvı içerisinde bırakıldığı yerde durur. Buna yüzme şartı denir. ( Cismin öz kütlesi sıvının öz kütlesine eşit ise cisim sıvı içinde bırakıldığı yerde yüzer.)

Hacmi V_c , öz kütlesi d_c olan bir cisim , öz kütlesi d_s olan bir sıvıda V_b kadar batarsa şu eşitlik yazılabilir.

V_c. d_c =V_b . d_s

Özgül Ağırlık : Bir cismin birim hacminin ağırlığına denir.

Özgül Ağırlık = Ağırlık / Hacim ρ = G / V dir.

Örnek : Katı bir cismin havadaki ağırlığı 8000 dyn , tamamen suya batırıldığında sudaki ağırlığı 6000 dyn olmaktadır. (d_su = 1 g/cm³ g = 1000 cm / s² )

a-) Kaldırma kuvvetini bulun.

b-) Cismin hacminin bulun.

c-) Cismin kütlesini bulun.

d-) Cismin öz kütlesini bulun.

e-) Bu cismin 1,5 g/cm³ öz kütleli bir sıvı içindeki ağırlığı ne kadardır.

Çözüm :

a-) G_sıvı = G_hava -F_k

F_k = G_hava -G_su = 8000 - 6000 = 2000 dyn

b-) F_k = V_batan . d_sıvı . g

2000 = V_cisim . 1. 1000 V_cisim = 2000 / 1000 = 2 cm³

c-) G=m.g G_hava = m_cisim. g 8000 = m_cisim . 1000 m_cisim= 8 gram

d-) d_cisim = m_cisim = 8 / 2 = 4 g /cm³

V_cisim

e-) F_k2 = V_batan. d_sıvı . g = 2. 1,5 . 1000 = 3000 dyn

G_sıvı2 = G_hava - F_k2 = 8000 - 3000 = 5000 dyn

Örnek :

5 eşit bölmeli bir prizma öz kütlesi d₁ = 2 g / cm³ olan sıvıda hacminin 3/5 'i batıyor , öz kütlesi bilinmeyen başka bir sıvıda ise hacminin 4 / 5 'i batıyor. İkinci sıvının öz kütlesini bulun.

Çözüm :

Şekil-1 den V_c. d_c = V_b . d₁

V. d_c = 3/5 . V. 2 d_c = 6/5 = 1,2 gr/cm³

Şekil-2 den V_c . d_c = V_b . d₂

V. 1,2 = 4/5 . V.d₂ d₂ = 6/4 d₂ = 1,5 gr/cm³

Örnek :

X,Y,Z katı cisimler bir sıvı içinde Şekil-1 deki gibi dengededir. Kap ısıtılınca Şekil-2 deki gibi olduklarına göre bu cisimlerin ve sıvının genleşme kat sayıları arasındaki ilişki nedir.

Çözüm : ( Genleşme kat sayısı büyük olanın sıcaklıkla hacmi büyük olur öz kütlesi ise küçülür. )

X cismi yine aynı yerde kaldığı için genleşme kat sayısı sıvınınkine eşittir.

Y cismi yüzeye çıktığı için genleşme kat sayısı sıvınınkinden büyüktür.

Z cismi dibe indiği için genleşme kat sayısı sıvınınkinden küçüktür.

Dolayısıyla ( λ_Y > λ_Sıvı = λ_X > λ_Z ) olur.