Cisimlere Uygulanan Kaldırma Kuvveti Ve Yoğunluk Hakkında Bilgiler

**Prof. Dr. Sinsi** · 09-11-2012

KALDIRMA KUVVETİ
Her cisim,dünyanın merkezine doğru bir çekim kuvvetinin etkisindedir

Buna rağmen su yüzeyine bırakılan tahta parçası ya da gemilerin batmadığını,bazı balonların ise havada yukarı doğru hareket ettiğini görüyoruz

Bu olayların gerçekleşmesini sağlayan çekim kuvvetine zıt yönde bir itme kuvveti vardır

Bu itme kuvvetine “kaldırma kuvveti” denir

Cisimlere etki eden bu çekim kuvveti ağırlık olarak adlandırılır ve yönü yerin merkezine doğru¬dur

Cisimlerin ağırlıklarını ölçmek için kullandığımız
aracın adı dinamometredir

Sıvıların Kaldırma Kuvveti
Sıvılar içlerinde bulunan cisimlere yukarı doğru bir itme kuvveti uygularlar

Bu kuvvete kaldırma kuvveti denir

(Arşimet bulmuştur)
Kaldırma kuvveti FK ile gösterilebilir

Birimi N'dur (Newton)

Kaldırma kuvvetinin yönü; ağırlık kuvvetiyle zıt yönde yani yukarı doğrudur

Sıvı içinde tartılan cismin ağırlığı havadakine göre kaldırma kuvveti kadar azalır

Yani sıvının cisme uyguladığı kaldırma kuvveti, cismin havada ve sıvıda ölçülen ağırlıklarının farkına eşittir

Cisim bir taşırma kabında olsa idi kaldırma kuvveti yeri değişen sıvının ağırlığına eşit olurdu

Kaldırma Kuvveti Nelere Bağlıdır?
1Batan kısmının hacmi
Bir cismin sıvı içine batan kısmının (hacminin) büyüklüğüne göre yer değiştirdiği sıvı miktarı da farklı olur

Örneğin havadaki ağırlığı 20 N, 200 mL hacminde bir cismi içinde su bulunan dereceli bir silindire daldıralım

Cismi suya 100 mL'si batacak şekilde daldırdığımızda dereceli silindir içindeki suyun da 100 mL yükseldiğini dinamometrenin gösterdiği değerin ise 15 N olduğu görülüyor

Cisme etki eden kaldırma kuvveti:
Kaldırma Kuvveti = Havadaki Ağırlık - Sıvıdaki Ağırlık
= 20-15 = 5N olur

Sonuç olarak cismin sıvıya batan hacmi arttıkça cisme etki eden kaldırma kuvveti de artar

Yani sıvı içindeki cisimlere uygu¬lanan kaldırma kuvvetiyle cismin batan kısmının hacmi arasında doğru orantı vardır

2

Sıvının Cinsi
Farklı sıvılar içine batırılan cisme etki eden kaldırma kuvvetleri de farklıdır

Buradan kaldırma kuvvetinin sıvının cinsine göre değiştiği anlaşılır

Suyun cisme, alkolden daha büyük bir kaldırma kuvveti uygulamasının nedeni suyun yoğunluğunun alkolün yoğunluğundan daha büyük olmasıdır

NOT 1:Yoğunluk:Birim hacimdeki maddenin kütlesine yoğunluk (özkütle) “d” denir

Ypğunluk maddenin cinsine göre değişir

NOT 2: Yoğunlukları farklı olan sıvılar bir kaba konulduğunda şekil¬deki gibi birbirlerine karışma¬dan dengede kalır

Yoğunluğu az olan sıvı üstte,fazla olan sıvı altta kalır

Su ile yağ aynı kaba konulduğunda yağın suyun üstünde toplandığını gözleriz

Yani cismin içinde bulunduğu sıvı ne kadar yoğunsa, cisme etki eden kaldırma kuvveti de o kadar büyük olur

Sıvı içindeki bir cisme etki eden kaldırma kuvveti, cismin batan hacmi ve sıvının yoğunluğu yanında cismin ve sıvının bulunduğu yerin yerçekim ivmesine de bağlıdır

Örneğin bir düzenek Ay'a götürüldüğünde cisme uygulanan kaldırma kuvvetinin büyüklüğü değişir

SONUÇ:
Kaldırma Kuvveti:
1

Cismin sıvıya batan hacmi ile doğru orantılıdır

2

Sıvının yoğunluğu ile doğru orantılıdır

3

Cisme etkiyen yerçekimi kuvveti ile doğru orantılıdır
NOT:Şekilleri farklı olan cisimler,aynı cins sıvılara batırıp eşit hacimde sıvı taşırdığında,taşan sıvıların ağırlığı eşit olur

Bu olayda cisimlere uygulanan kaldırma kuvvetinin eşit olduğunu gösterir

****Cisimlerin batan kısımlarının hacmi eşit ise kaldırma kuvveti cismin şekline bağlı değildir

Gazların Kaldırma Kuvveti
Tüm maddeler gibi gazlarında yoğunluğu vardır,ancak yoğunlukları çok küçük olduğu için gözlemlenebilmesi oldukça zordur

Sıvılar gibi gazlar da içlerine bırakılan cisimlere kaldırma kuvveti uygular

Kaldırma Kuvveti:Cismin havasız ortamdaki ağırlığı-Cismin hava dolu ortamdaki ağırlığı
Kaldırma Kuvveti=F1-F2=50-40=10 N

NOT:Gazların kaldırma kuvveti,cismin hacmi kadar havanın(gazın) ağırlığına eşittir

Gaz ortamda bulunan bir cisme etki eden kaldırma kuvveti cismin hacmi ve gazın yoğunluğu ile doğru orantılıdır

ACismin Hacmi
K ve L cisimlerinin havasız ortamda ağırlıkları eşit,hacimleri farklıdır

Cismin hacmi arttıkça havanın uyguladığı kaldırma kuvveti artar

BOrtamdaki Havanın Cinsi
Özdeş iki cisim,yoğunlukları farklı iki ortama konuluyor

(dx < dy)

Ortamdaki gazın yoğunluğu arttıkça cisme uygulanan kaldırma kuvveti artar

Gazlarda kaldırma kuvveti cismin hacmi ve havanın yoğunluğu ile doğru orantılıdır

Hava İçindeki Cisimlerin Konumları
Havada bulunan cisimler yoğunluklarına göre aşağı düşebilir,askıda kalabilir,uçabilir

dc=dh ise askıda kalır

dc
dc>dh ise yere düşer

Uçan balonlarda da havanın kaldırma kuvvetinden yararlanılır

Havanın yoğunluğundan daha düşük yoğunluğa sahip H yada He gazları kullanılır

H gazı zararlı olabileceği için daha çok He kullanılır

Yada hava ısıtılarak yoğunluğu azaltılır

(Isınan havanın yoğunluğu azalır

)
a)Yükselen Cisim
• Cismin yoğunluğu,havanın yoğunluğundan küçüktür

dcisim < dhava
• Kaldırma kuvveti cismin ağırlığından büyüktür

Cisim uçar

b)Askıdaki Cisim
• Cismin yoğunluğu,havanın yoğunluğuna eşittir

dcisim=dhava
• Kaldırma kuvveti cismin ağırlığına eşittir

Cisim askıda kalır

c)Düşen Cisim
• Cismin yoğunluğu,havanın yoğunluğundan büyüktür

dcisim>dhava
• Kaldırma kuvveti cismin ağırlığından küçüktür

Cisim düşer

09-11-2012	#2
Prof. Dr. Sinsi	Cisimlere Uygulanan Kaldırma Kuvveti Ve Yoğunluk Hakkında Bilgiler KALDIRMA KUVVETİ Her cisim,dünyanın merkezine doğru bir çekim kuvvetinin etkisindedirBuna rağmen su yüzeyine bırakılan tahta parçası ya da gemilerin batmadığını,bazı balonların ise havada yukarı doğru hareket ettiğini görüyoruzBu olayların gerçekleşmesini sağlayan çekim kuvvetine zıt yönde bir itme kuvveti vardırBu itme kuvvetine “kaldırma kuvveti” denir Cisimlere etki eden bu çekim kuvveti ağırlık olarak adlandırılır ve yönü yerin merkezine doğru¬dur Cisimlerin ağırlıklarını ölçmek için kullandığımız aracın adı dinamometredir Sıvıların Kaldırma Kuvveti Sıvılar içlerinde bulunan cisimlere yukarı doğru bir itme kuvveti uygularlar Bu kuvvete kaldırma kuvveti denir(Arşimet bulmuştur) Kaldırma kuvveti FK ile gösterilebilirBirimi N'dur (Newton) Kaldırma kuvvetinin yönü; ağırlık kuvvetiyle zıt yönde yani yukarı doğrudur Sıvı içinde tartılan cismin ağırlığı havadakine göre kaldırma kuvveti kadar azalır Yani sıvının cisme uyguladığı kaldırma kuvveti, cismin havada ve sıvıda ölçülen ağırlıklarının farkına eşittir Cisim bir taşırma kabında olsa idi kaldırma kuvveti yeri değişen sıvının ağırlığına eşit olurdu Kaldırma Kuvveti Nelere Bağlıdır? 1Batan kısmının hacmi Bir cismin sıvı içine batan kısmının (hacminin) büyüklüğüne göre yer değiştirdiği sıvı miktarı da farklı olur Örneğin havadaki ağırlığı 20 N, 200 mL hacminde bir cismi içinde su bulunan dereceli bir silindire daldıralım Cismi suya 100 mL'si batacak şekilde daldırdığımızda dereceli silindir içindeki suyun da 100 mL yükseldiğini dinamometrenin gösterdiği değerin ise 15 N olduğu görülüyor Cisme etki eden kaldırma kuvveti: Kaldırma Kuvveti = Havadaki Ağırlık - Sıvıdaki Ağırlık = 20-15 = 5N olur Sonuç olarak cismin sıvıya batan hacmi arttıkça cisme etki eden kaldırma kuvveti de artar Yani sıvı içindeki cisimlere uygu¬lanan kaldırma kuvvetiyle cismin batan kısmının hacmi arasında doğru orantı vardır 2Sıvının Cinsi Farklı sıvılar içine batırılan cisme etki eden kaldırma kuvvetleri de farklıdır Buradan kaldırma kuvvetinin sıvının cinsine göre değiştiği anlaşılır Suyun cisme, alkolden daha büyük bir kaldırma kuvveti uygulamasının nedeni suyun yoğunluğunun alkolün yoğunluğundan daha büyük olmasıdır NOT 1:Yoğunluk:Birim hacimdeki maddenin kütlesine yoğunluk (özkütle) “d” denirYpğunluk maddenin cinsine göre değişir NOT 2: Yoğunlukları farklı olan sıvılar bir kaba konulduğunda şekil¬deki gibi birbirlerine karışma¬dan dengede kalırYoğunluğu az olan sıvı üstte,fazla olan sıvı altta kalır Su ile yağ aynı kaba konulduğunda yağın suyun üstünde toplandığını gözleriz Yani cismin içinde bulunduğu sıvı ne kadar yoğunsa, cisme etki eden kaldırma kuvveti de o kadar büyük olur Sıvı içindeki bir cisme etki eden kaldırma kuvveti, cismin batan hacmi ve sıvının yoğunluğu yanında cismin ve sıvının bulunduğu yerin yerçekim ivmesine de bağlıdır Örneğin bir düzenek Ay'a götürüldüğünde cisme uygulanan kaldırma kuvvetinin büyüklüğü değişir SONUÇ: Kaldırma Kuvveti: 1 Cismin sıvıya batan hacmi ile doğru orantılıdır 2 Sıvının yoğunluğu ile doğru orantılıdır 3 Cisme etkiyen yerçekimi kuvveti ile doğru orantılıdır NOT:Şekilleri farklı olan cisimler,aynı cins sıvılara batırıp eşit hacimde sıvı taşırdığında,taşan sıvıların ağırlığı eşit olurBu olayda cisimlere uygulanan kaldırma kuvvetinin eşit olduğunu gösterir **Cisimlerin batan kısımlarının hacmi eşit ise kaldırma kuvveti cismin şekline bağlı değildir Gazların Kaldırma Kuvveti Tüm maddeler gibi gazlarında yoğunluğu vardır,ancak yoğunlukları çok küçük olduğu için gözlemlenebilmesi oldukça zordur Sıvılar gibi gazlar da içlerine bırakılan cisimlere kaldırma kuvveti uygular Kaldırma Kuvveti:Cismin havasız ortamdaki ağırlığı-Cismin hava dolu ortamdaki ağırlığı Kaldırma Kuvveti=F1-F2=50-40=10 N NOT:Gazların kaldırma kuvveti,cismin hacmi kadar havanın(gazın) ağırlığına eşittir Gaz ortamda bulunan bir cisme etki eden kaldırma kuvveti cismin hacmi ve gazın yoğunluğu ile doğru orantılıdır ACismin Hacmi K ve L cisimlerinin havasız ortamda ağırlıkları eşit,hacimleri farklıdır Cismin hacmi arttıkça havanın uyguladığı kaldırma kuvveti artar BOrtamdaki Havanın Cinsi Özdeş iki cisim,yoğunlukları farklı iki ortama konuluyor(dx < dy) Ortamdaki gazın yoğunluğu arttıkça cisme uygulanan kaldırma kuvveti artar Gazlarda kaldırma kuvveti cismin hacmi ve havanın yoğunluğu ile doğru orantılıdır Hava İçindeki Cisimlerin Konumları Havada bulunan cisimler yoğunluklarına göre aşağı düşebilir,askıda kalabilir,uçabilir dc=dh ise askıda kalır dc dc>dh ise yere düşer Uçan balonlarda da havanın kaldırma kuvvetinden yararlanılırHavanın yoğunluğundan daha düşük yoğunluğa sahip H yada He gazları kullanılırH gazı zararlı olabileceği için daha çok He kullanılırYada hava ısıtılarak yoğunluğu azaltılır(Isınan havanın yoğunluğu azalır) a)Yükselen Cisim • Cismin yoğunluğu,havanın yoğunluğundan küçüktür dcisim < dhava • Kaldırma kuvveti cismin ağırlığından büyüktürCisim uçar b)Askıdaki Cisim • Cismin yoğunluğu,havanın yoğunluğuna eşittir dcisim=dhava • Kaldırma kuvveti cismin ağırlığına eşittirCisim askıda kalır c)Düşen Cisim** • Cismin yoğunluğu,havanın yoğunluğundan büyüktür dcisim>dhava • Kaldırma kuvveti cismin ağırlığından küçüktürCisim düşer