Sıvı Kaldırma Kuvveti Nedir?
Sıvı kaldırma kuvveti, bir sıvı içinde bulunan bir cisme etki eden yukarı yönlü kuvvettir. Bu kuvvet, sıvının yoğunluğuna, cismin hacmine ve yer çekimi ivmesine bağlıdır.
Sıvı kaldırma kuvveti, Arşimet ilkesi olarak da bilinir. Arşimet, bu ilkeyi MÖ 3. yüzyılda keşfetti. Arşimet’in ilkesi, bir sıvı içinde bulunan bir cismin, yer değiştirdiği sıvının ağırlığına eşit bir kaldırma kuvveti ile yukarı doğru itildiğini belirtir.
Sıvı Kaldırma Kuvveti Nasıl Hesaplanır?
Sıvı kaldırma kuvveti, aşağıdaki formül ile hesaplanabilir:
Fb = ρVg
Burada;
- Fb: Kaldırma kuvveti (N)
- ρ: Akışkanın yoğunluğu (kg/m³)
- V: Cismin batan hacmi (m³)
- g: Yer çekimi ivmesi (m/s²)
Örneğin, bir denizaltı suyun içinde iken, deniz suyunun yoğunluğu 1025 kg/m³, denizaltının batan hacmi 100 m³ ve yer çekimi ivmesi 9,8 m/s² ise, denizaltının maruz kaldığı kaldırma kuvveti aşağıdaki gibi hesaplanabilir:
Fb = 1025 kg/m³ * 100 m³ * 9,8 m/s²
Fb = 98250 N
Bu durumda, denizaltıya etki eden kaldırma kuvveti 98250 N’dir.
Sıvı Kaldırma Kuvveti Nasıl Etkiler?
Sıvı kaldırma kuvveti, cismin batmasına, yüzmesine veya suyun üzerinde durmasına neden olabilir.
- Cismin ağırlığı kaldırma kuvvetinden büyükse, cisim batar. Örneğin, bir demir topu suya atarsak, top batar. Çünkü demirin yoğunluğu suyun yoğunluğundan daha büyüktür. Bu nedenle, topa etki eden kaldırma kuvveti, topun ağırlığından daha küçüktür.
- Cismin ağırlığı kaldırma kuvvetinden küçükse, cisim yüzer. Örneğin, bir tahta parçası suya atarsak, tahta parçası yüzer. Çünkü tahtanın yoğunluğu suyun yoğunluğundan daha küçüktür. Bu nedenle, tahtaya etki eden kaldırma kuvveti, tahtanın ağırlığından daha büyüktür.
- Cismin ağırlığı kaldırma kuvvetine eşitse, cisim suyun üzerinde durabilir. Örneğin, bir balonu suyun içine bırakırsak, balon suyun üzerinde durabilir. Çünkü balonun içindeki havanın yoğunluğu suyun yoğunluğundan daha küçüktür. Bu nedenle, balona etki eden kaldırma kuvveti, balonun ağırlığından daha büyüktür.
Sıvı Kaldırma Kuvveti’nin Uygulamaları
Sıvı kaldırma kuvveti, birçok alanda kullanılmaktadır. Örneğin;
- Gemiler ve denizaltılar, suyun üzerinde kalmak için kaldırma kuvvetinden yararlanırlar.
- Uçaklar, havada kalmak için kanatlarının altındaki kaldırma kuvvetinden yararlanırlar.
- Kürek ve yüzme gibi sporlarda, kaldırma kuvveti, sporcunun hareketini kolaylaştırmak için kullanılır.
- Kağıttan gemi veya uçak yapımında, kaldırma kuvveti, cismin su üzerinde veya havada kalmasını sağlamak için kullanılır.
Sıvı Kaldırma Kuvveti’nin Günlük Yaşamdaki Örnekleri
Sıvı kaldırma kuvveti, günlük yaşamda birçok yerde karşımıza çıkar. Örneğin;
- Bir bardak suyun içindeki buz küpleri, kaldırma kuvveti nedeniyle suyun üzerinde yüzerler.
- Bir çakıl taşı, suya atıldığında batar.
- Bir kuş, kanatlarını çırparak kaldırma kuvveti oluşturur ve havada uçabilir.
- Bir paraşütçü, paraşütünü açarak kaldırma kuvveti oluşturur ve yere yumuşak bir şekilde inebilir.
Sıvı kaldırma kuvveti, doğada da yaygın olarak görülür. Örneğin;
- Bitkiler, kökleri sayesinde topraktan su çekerek kaldırma kuvveti oluştururlar.
- Balıklar, yüzmek için yüzgeçlerini kullanarak kaldırma kuvveti oluştururlar.
- Balinalar, büyük vücutlarını kaldırmak için kaldırma kuvvetinden yararlanırlar.
Sıv