09-09-2012
|
#1
|
|
Prof. Dr. Sinsi
|
Kaldırma Kuvveti Suyun Kaldırma Kuvveti Arşimet Prensibi Sıvıların Kaldırma Kuvveti
Kaldırma Kuvveti Suyun Kaldırma Kuvveti Arşimet Prensibi Sıvıların Kaldırma Kuvveti Arşimet Prensibi
Kaldırma Kuvveti Suyun Kaldırma Kuvveti Arşimet Prensibi Sıvıların Kaldırma Kuvveti Sıvıların Kaldırma Kuvveti (Arşimet Prensibi)Arşimet tarafından farkedilen ve ileri sürülen bir ilkeyle, suyun kaldırma kuvveti açıklığa kavuşmuştur Su kendi yoğunluğundan da az yoğunluğa sahip olan cisimleri, yüzeyine doğru itmektedir Yoğunluk farklılıklarından ortaya çıkan itme kuvveti etkisiyle cisim yüzmeye başlar Burada her ne kadar gemi ve deniz mühendisliğinin alanına girdiğinden, örnek su olarak alınmışsa da bu ilke sıvılar için genel kuraldır
Yoğunluk karşılaştırması basit şekilde söyle yapılabilir: Elinize alacağınız bir kabı taşana kadar doldurun Tabi önce o kabı da ondan daha büyük olan başka bir kaba koyun Sonrada yüzebilecek herhangi bir cismi kaba atın Büyük kapta biriken taşma suyu, varsa bir ölçekle (çamaşır makinesi toz ölcüsü veya ölçekli şu sürahisi de olur) hacmini, bir teraziylede ağırlığını ölcün Sonra bir bölme işlemiyle ağırlığını, hacme bölün Bulduğunuz o rakam kabaca o cismin yoğunluğunu verir Bu sayı birden küçükse kaba attığınız çisim şu an suda yüzüyor durumdadır Birden büyükse suya batmıştır Anlaşılacağı gibi içme suyu kullandığımız düşünülmüştür ve içme suyunun yoğunluğu 1'dir
Aslında bu doğal olay yüzmenin de nasıl gerçekleştiğini ortaya koyar Arşimet bu deneyi aynı büyüklükteki iki altın parçayı terazinin iki koluna bağlayıp birini suya batırarak yapmıştır Yukarıda açıklanan kendi bulduğu yöntemle altınların ikişide gerçekse yoğunluklarının aynı kalacağını, biri farklı karışımlardan oluşan altınsa yoğunluk farkıyla ortaya çıkacağını ileri sürmüş ve kanıtlamıştır
İlk bilim adamlarından biri olan Archimadas MÖ 287-212 yıllarında Yunanistan’da yaşamıştır Bir rivayete göre, banyosunu yaparken suyu ağzına kadar doldurup içine girmiş ve vücudunun suyu taşırmasıyla çok ilgilenmiştir Bunun üzerine su gibi bir sıvı içine konulan her şeyin yukarı doğru itildiğini ve bu itme kuvvetinin yer değiştiren yani taşan sıvının ağırlığına eşit olduğunu söylemiştir Archimadas yüzen cisimler isimli eserinde şu prensibi ortaya koymuştur Bir sıvının veya gazın içine batırılmış bir cisim, batan bölümünün hacmi kadar yukarıya doğru itilir Cismi kaldıran bu kuvvet yer çekiminin ağırlığı da kuvvet miktarı kadar azalır Arşimed bu prensibinden cisimlerin hacminin hesabında istifade etti Suyun yoğunluğu bir gram/cm3 olduğundan su içine daldırılan bir cisim hacmi kadar ağırlıkla suyu taşırır O halde taşan suyun ağırlığı cismin hacmini verecektir Deniz altıların çalışması Arşimed prensibinin doğruluğunu deneyler gösterdi Örneğin banyodan çıktıktan sonra kol ve bacaklarımızı kurşun gibi ağır hissederiz Bunun sebebi banyo içindeyken vücudun ağırlığını hemen hemen kaybetmesi su tarafından “kaldırılması” dır Her sıvı ya da gaz, içine konan eşyaya kaldırma gücü uygulanır Bir eşya bir sıvı ya da gaz içine konduğu zaman iki şey olur Eşya bir kısım sıvı ya da gazın yerini değiştirir ve bir kısım ağırlığını da kaybeder Deneyler ise yer değiştiren sıvı veya gazın ağırlığının eşyanın ağırlık kaybına eşit olduğunu gösterir Bir deniz altı yer değiştirdiği suyun ağırlığını safra tankları vasıtasıyla kontrol eder Safra tankları boşken (su basınçlı havayla dışarı atılmış olarak) deniz altı kendi ağırlığındaki sudan fazlasına yer değiştirir ve bir gemi gibi denizin üstünde yüzer Safra tankları dolunca ağırlığı, suyun kaldırma gücünden fazla olduğu için dolar Ya da suyun içine, iple bağladığımız bir demir parçasını sarkıtarak, demiri su içinde kolaylıkla aşağı yukarı hareket ettirebiliriz ama sudan çıkardığımız vakit demir çok daha ağırlaşmış gibi gelir Arşimed bunun nedenini açıklamıştır Su gibi bir sıvı içine konulan her şeyin yukarı doğru itildiğini ve bu itme kuvvetinin yer değiştiren yani taşan sıvının ağırlığına eşit olduğunu söylemiştir
ARŞİMED PRENSİBİ
Tamamı veya bir kısmı bir akışkanın (sıvı veya gaz) içine batırılan cisimlere,yukarı doğru, yönlenmiş bir kaldırma kuvveti etki eder Bu kuvvet, cismin akışkana batmasıyla yer değiştiren akışkanın ağırlığına eşittir Yer değiştiren akışkanın hacmi, cismin batan kısmının hacmine eşittir O halde hacmi (V) olan bir cisim, özgül ağırlığı (g) olan bir sıvıya tamamen batmış vaziyette ise, bu cisme etki eden kaldırma kuvveti = F=Vg olur Kısaca bir sıvının, bir cisme uyguladığı kaldırma kuvveti cismin taşırdığı, sıvının ağırlığına eşit olduğu için cisim; batan hacmi kadar sıvı hacmi taşıracağından dolayı aşağıdaki grafik ortaya çıkar Cisim ağırlığı [G] sıvının kaldırma kuvvetinden büyük ise cisim batar Bu durumda cismin özgül ağırlığı (g’) sıvının özgül ağırlığından büyüktür
G G> F, g’>g
Cismin ağırlığı, sıvının kaldırma kuvvetine eşit ise, cisim sıvının içinde her yerde dengede özgül ağırlığına eşittir
G=F , g’=g
Özgül ağırlığı, sıvının özgül ağırlığından küçük olan cisimler ise bir kısmı batmış vaziyette yüzerler
Batan kısmın hacmi (V8) ile gösterilse F = VB g olur
Yüzen cisimler denge halinde olduklarından F=G ‘ dir F=G ,
SU MOLEKÜLÜ
Suyun niteliği anlatılırken tadının ve kokusunun olmadığı söylenir
Ama bir yaz günü içtiğimiz suyun şekerden bile tatlı olduğunu hepimiz biliriz
Her yerde mevcutturBomboş ve taş duvardan yapılmış bir oda içinde dursak bile su vardır
Nerede mi?KendimizdeZira bizlerin % 65’ini su oluşturur
Bu oran patateste %80,domateste %95’e çıkar
Pekçok sıvı madde donduğunda %10 kadar küçülür
Su da öyledir,ama bir bakıma da öyle değildir
Zira tam donma noktasında ilginç bir fiziksel özellik kazanarak genişler
Donma işlemi bitip katılaştığında eskisinden %10 daha hacimlidir
Buzun bu niteliği çok önemlidirZira suyun üzerinde kalmasını sağlar
Sebebi ise sudan daha az yoğun oluşudur
1 dm3 buz,0,9 dm3 kısmı su yüzeyinin altında kalmak üzere suya batar
Batan kısım nedeniyle 0,9 dm3 su ile yer değiştirir
Yer değiştiren su 1 dm3 buzun tamamı kadar ağırlıktadır
Böylece su,buzu,0,1 dm3 kısmı suyun üstünde kalacak şekilde yüzdürür
Tersi olsaydı,yani buz batsaydı,göller ve denizler diplerinden başlayarak donarlardı
Bir oksijen atomu ile ona bağlanan iki hidrojen atomu su molekülü oluşturur
Oksijen yanmayı sağlayan elementtirHidrojenin bizzat kendisi yanıcı özelliktedir
Yanmaya eğilimli bu iki element uygun oranda birleşince ateş söndürücü hale gelmiş olur
Hidrojen atomları oksijen atomlarına sıkıca bağlanırlar
Ama diğer su molekülleri ile de gevşek bağlar kurarlar
Bir su molekülünü işaretleyip onu gözlemlediğimizi düşünelim
Onun bağlı olduğu molekülü bırakıp diğerine bağlandığını görürdük
Kısa bir süre sonra onu bırakıp bir başkasına bağlanacaktırBöyle sürüp gider
Bir bardak içindeki suyun sakin bir şekilde duruyor gözükmesi aldatıcıdır
Oysa içindeki herbir molekül bir saniye içinde milyarlarca defa başka molekülle bağlantı kurar
Moleküllerin birbirleriyle sağlam olmayan bağlantıları aynı zamanda güçlü olmalarını da sağlar
Suyun yüzeyindeki direnç bu nedenle oluşur
Bir su birikintisinin yüzeyindeki moleküller,alt ve yan taraflardaki moleküller ile bağlantılıdır
Ama bunların bağlantıları,üst taraflarındaki hava molekülleri ile oluşturdukları bağlardan daha güçlüdür
Bu bağlılık,bir böceği taşıyabilecek kadar güçlü bir zar yaratır
Eğer yüzme havuzuna karınüstü atlarsak bu zar direnci yüzünden göbeğimiz acır
Bilimadamları yerküredeki su miktarının 1,3 milyar kilometreküp olduğunu söylüyor
Bu miktar sabittir,eksilmez veya artmazBunun büyük kısmı okyanuslara aittir
Nicelik olarak belirtirsek,yeryüzündeki bütün suların %97’si denizlerde bulunur
Geriye kalan %3 miktarındaki su tatlıdır,onun da çoğu buz katmanları halindedir
|
|
|
|