Kaldırma Kuvveti
Kaldırma kuvveti, bir akışkan içerisindeki bir cisme uygulanan yukarı yönlü kuvvettir. Bu kuvvet, akışkanın özgül ağırlığıyla cismin batan hacminin çarpımına eşittir.
Kaldırma Kuvveti’nin Oluşumu
Kaldırma kuvveti, akışkan içerisindeki basıncın derinlikle artmasından kaynaklanır. Akışkan içerisindeki bir cisim, bulunduğu derinliğe göre farklı basınçlara maruz kalır. Cismin alt tarafı, üst tarafına göre daha yüksek basınca maruz kalır. Bu basınç farkı, cismin alt tarafına doğru bir kuvvet uygular. Bu kuvvet, kaldırma kuvvetidir.
Kaldırma kuvveti, bir akışkanın içerisinde bulunan her cisme etki eder. Ancak, bu kuvvetin büyüklüğü, cismin batan hacmine ve akışkanın özgül ağırlığına bağlıdır.
Kaldırma Kuvveti’nin Hesaplanması
Kaldırma kuvveti, aşağıdaki formül ile hesaplanır:
Fk = ρgV
Fk: Kaldırma kuvveti (N)
ρ: Akışkanın özgül ağırlığı (kg/m³)
g: Yer çekimi ivmesi (9,81 m/s²)
V: Cismin batan hacmi (m³)
Kaldırma Kuvveti’nin Etkileri
Kaldırma kuvveti, bir cismin akışkan içerisindeki hareketini etkiler. Kaldırma kuvveti, cismin ağırlığını azaltarak, cismin yüzmesine veya batmasına neden olabilir.
Cismin Yüzmesi
Cismin ağırlığı, kaldırma kuvvetine eşit ise, cisim akışkan içerisinde dengede kalır. Bu durumda, cisim yüzer.
Cismin Batması
Cismin ağırlığı, kaldırma kuvvetinden büyük ise, cisim akışkan içerisinde batar.
Cismin Süratlenmesi
Cismin ağırlığı, kaldırma kuvvetinden küçük ise, cisim akışkan içerisinde yukarı doğru hareket eder. Bu durumda, cismin sürati artar.
Kaldırma Kuvveti’nin Uygulama Alanları
Kaldırma kuvveti, günlük hayatımızda ve endüstride birçok alanda kullanılır.
Gemicilik
Gemiler, kaldırma kuvveti sayesinde su üzerinde kalabilirler. Gemilerin gövdeleri, suyun içinde batacak kadar hafif olacak şekilde tasarlanır. Gemilerin alt kısmı, suyun basıncına karşı dayanıklı olacak şekilde güçlendirilir.
Uçaklar
Uçaklar, kaldırma kuvveti sayesinde havada uçabilirler. Uçakların kanatları, hava akışını yönlendirerek, kaldırma kuvveti oluşturur.
Pompalar
Pompalar, kaldırma kuvveti sayesinde sıvıların yükseltilmesini sağlar. Pompaların içinde bulunan pervaneler, sıvıların üzerine basınç uygulayarak, kaldırma kuvveti oluşturur.
Kaldırma Kuvveti’nin Tarihçesi
Kaldırma kuvveti, ilk olarak MÖ 212 yılında Archimedes tarafından keşfedilmiştir. Archimedes, bir küveti suyla doldurarak, içine bir altın küre ve bir gümüş küre bırakmıştır. Kürelerin hacimleri aynı olduğu için, kürelerin batan hacimleri de aynı olacaktır. Ancak, altın kürenin özgül ağırlığı gümüş kürenin özgül ağırlığından daha büyüktür. Bu nedenle, altın kürenin kaldırma kuvveti gümüş kürenin kaldırma kuvvetinden daha büyüktür. Archimedes, bu gözleminden hareketle, kaldırma kuvvetinin akışkanın özgül ağırlığıyla cismin batan hacminin çarpımına eşit olduğunu keşfetti.
Archimedes’in bu keşfi, gemicilik, uçakçılık ve pompacılık gibi birçok alanda önemli gelişmelere yol açmıştır.