Bu makale kaldırma kuvvetinin ne olduğunu açıklamaktadır. Farklı kaldırma kuvveti türlerini ve kaldırma kuvveti ile yoğunluk arasındaki ilişkiyi bulacaksınız. Ayrıca bu bilimsel kavramın gerçek dünyadaki uygulamalarını da görebileceksiniz.
Yüzdürme nedir?
Kaldırma kuvveti, bir cismin yüzebilme yeteneğidir, yani bir cismin bir sıvı içinde dengede kalabilme yeteneğidir.
Bir cismin sıvı içinde yüzebilmesi için, sıvının cisme uyguladığı basınçtan kaynaklanan kuvvetin cismin ağırlığına eşit olması gerekir.
Bazen bir nesneyi suya (veya başka bir sıvıya) batırdığınızda, nesne yüzeyde yüzene kadar yavaş yavaş yükselir. Bunun nedeni, vücudun alt kısmına uygulanan kuvvetin, vücut ağırlığının kuvveti artı üst kısma uygulanan basınçtan daha büyük olmasıdır. Bu durumda cisim üstteki kuvvet ile alttaki kuvvet eşit oluncaya kadar yükselecektir.
Dolayısıyla bir cismin kaldırma kuvvetinin nedeni yoğunluk değil, tabanına uygulanan yukarıya doğru dikey basınç ile ağırlığının kuvveti arasındaki kuvvet dengesidir. Bununla birlikte, bir cismin yoğunluğu, aşağıda daha ayrıntılı olarak açıklanacağı üzere, onun yüzme yeteneği ile ilişkilendirilebilir.
Kaldırma kuvveti ve Arşimed ilkesi
Arşimed ilkesi, tamamen veya kısmen bir sıvıya daldırılmış bir cismin, söz konusu cisim sıvının içine sokulduğunda yeri değiştirilen sıvının ağırlığına eşdeğer yukarıya doğru dikey bir kuvvet aldığını belirtir.
Bu nedenle, bir sıvının bir cisme uyguladığı kaldırma kuvveti , verildiğinde yer değiştirdiği sıvının ağırlığına eşittir.
Bu nedenle, Arşimed ilkesine göre, bir cismin yüzebilmesi için, ağırlığı cismin kendi ağırlığına eşit miktarda sıvıyı yerinden çıkarması gerekir.
yüzdürme türleri
Yüzdürme kavramı içerisinde hareketlerine göre üç tür kaldırma kuvveti ayırıyoruz.
- Pozitif kaldırma kuvveti : Vücut sıvı içinde yükselme eğilimindedir, dolayısıyla sıvının uyguladığı basınç, vücut ağırlığının kuvvetinden daha büyüktür.
- Negatif kaldırma kuvveti : Vücut sıvı içinde alçalma eğilimi gösterir, yani vücut batar. Bu, ağırlık kuvvetinin kaldırma kuvvetinden daha büyük olduğu anlamına gelir.
- Nötr kaldırma kuvveti: Vücut sıvı içinde dengededir, yani vücut sıvı içinde asılı kalır. Bu durumda sıvının cisme uyguladığı pozitif dikey kuvvet ağırlığına eşittir.
Kaldırma kuvveti ve yoğunluk arasındaki ilişki
Bu bölümde kaldırma kuvvetinin tanımını dikkate alarak yoğunluk ile kaldırma kuvvetinin nasıl ilişkili olduğunu göreceğiz.
Bir cismin bir sıvı içindeki kaldırma kuvveti, cismin yoğunluğu ve sıvının yoğunluğu ile ilgilidir. Cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğundan küçükse cisim sıvı üzerinde yüzer, ancak cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğundan büyükse cisim yüzmez ve batar.
Örneğin suyun yoğunluğu yaklaşık 1000 kg/ m3’tür , yani bir cismin yoğunluğu 1000 kg/ m3’ten büyükse suya batar. Öte yandan cismin yoğunluğu 1000 kg/ m3’ün altındaysa cisim yüzer.
Bir cismin kütlesi ile yoğunluğu arasındaki farkı vurgulamak gerekir, çünkü kütle cismin kaldırma kuvvetini değil yoğunluğunu belirler. Bir nesnenin çok ağır olmasına rağmen hacminin çok büyük olması, yoğunluğunun düşük olmasına ve dolayısıyla yüzmesine neden olabilir.
yüzdürme uygulamaları
Son olarak kaldırma kuvvetinin anlamını tam olarak anlamak için gerçek dünyada nasıl kullanıldığına bakalım.
Mantıksal olarak kaldırma kuvveti, mühendislikte, özellikle de gemi veya denizaltı gibi su altı yapılarının veya gemilerinin tasarımında çok önemli bir kavramdır.
Ancak kaldırma kuvveti yalnızca sıvılar için geçerli değildir; bir nesne gaz içinde de yüzebilir. Sıcak hava balonları veya havadaki gemileri tasarlarken kaldırma kuvvetini incelemek önemlidir.
Benzer şekilde, dalmayı öğrenmek için en azından kaldırma kuvveti hakkında biraz bilgi sahibi olmak önemlidir.