Kaldırma kuvveti formülü ve hesaplama

Question

Kaldırma kuvveti formülünü biliyorum ama hangi durumda hangi değerleri kullanacağımı tam olarak anlayamadım. Özellikle cismin batan hacmini nasıl belirleyeceğim konusunda kafam karışıyor. Formülde yer alan sıvının yoğunluğu ile cismin yoğunluğunu karıştırıyorum gibi geliyor.

Answer 1

🧲 Kaldırma Kuvveti: Suyun İçindeki Sır

Kaldırma kuvveti, bir akışkan (sıvı veya gaz) içine batırılan bir cisme, akışkan tarafından uygulanan yukarı doğru kuvvettir. Bu kuvvet, cismin ağırlığını kısmen veya tamamen dengeleyerek cismin yüzmesine veya askıda kalmasına neden olur. Peki, bu sihirli kuvvetin ardındaki formül ne ve nasıl hesaplanır?

🧪 Kaldırma Kuvveti Formülü

Kaldırma kuvvetini hesaplamak için basit ama etkili bir formülümüz var:

F_k = V_b * d_s * g

Burada:

• 🌊 F_k: Kaldırma kuvveti (Newton, N)
• 📦 V_b: Batan hacim (metreküp, m³) - Cismin akışkan içine batan kısmının hacmi.
• 💧 d_s: Sıvının yoğunluğu (kilogram/metreküp, kg/m³)
• 🌍 g: Yerçekimi ivmesi (yaklaşık 9.81 m/s²)

Yani, bir cismin ne kadar batarsa o kadar çok su yer değiştireceği ve yer değiştirdiği suyun yoğunluğu ve yerçekimi ivmesi ile çarpımı bize kaldırma kuvvetini verecektir.

📐 Hesaplama Adımları

1. 📏 Batan Hacmi Belirleyin: Cismin sıvıya batan kısmının hacmini hesaplayın veya ölçün.
2. 💧 Sıvının Yoğunluğunu Bulun: Kullanılan sıvının yoğunluğunu bir tablodan bulun veya ölçüm yaparak belirleyin. Örneğin, suyun yoğunluğu yaklaşık 1000 kg/m³'tür.
3. 🌍 Yerçekimi İvmesini Kullanın: Genellikle 9.81 m/s² olarak kabul edilir.
4. 🧮 Formüle Yerleştirin: Değerleri formülde yerine koyarak kaldırma kuvvetini hesaplayın.

📌 Örnek Soru ve Çözümü

Soru: Tamamen suya batırılmış 0.01 m³ hacmindeki bir tahta bloğa etki eden kaldırma kuvvetini hesaplayın. (Suyun yoğunluğu: 1000 kg/m³)

Çözüm:

V_b = 0.01 m³
d_s = 1000 kg/m³
g = 9.81 m/s²

F_k = V_b * d_s * g
F_k = 0.01 m³ * 1000 kg/m³ * 9.81 m/s²
F_k = 98.1 N

Sonuç olarak, tahta bloğa etki eden kaldırma kuvveti 98.1 Newton'dur.

💡 Pratik Uygulamalar

• 🚢 Gemiler: Gemilerin yüzmesi, kaldırma kuvveti prensibine dayanır. Geminin batan kısmı, ağırlığı kadar suyu yer değiştirir ve bu da gemiye yukarı doğru bir kuvvet uygular.
• 🎈 Balonlar: Sıcak hava balonları, içlerindeki sıcak havanın yoğunluğu dışarıdaki soğuk havadan daha düşük olduğu için yükselirler.
• 🐠 Denizaltılar: Denizaltılar, balast tanklarını suyla doldurarak veya boşaltarak batma ve yüzme işlemlerini kontrol ederler.

Umarım bu ders notu, kaldırma kuvveti formülünü ve hesaplamasını anlamanıza yardımcı olmuştur. Fizikle kalın!