Cisimlerin yüzmesi Arşimet Prensibi ile nasıl açıklanır? Bir cismin yoğunluğu, sıvının yoğunluğundan az, eşit veya fazla olduğunda yüzme, askıda kalma veya batma durumları nasıl oluşur? Çelikten yapılmış koca bir gemi su üzerinde nasıl yüzer?
⚓ CİSİMLERİN YÜZMESİ
Cisimlerin yüzmesi, bir cismin bir sıvı içinde batmadan, kısmen veya tamamen sıvı yüzeyinde dengede kalması prensibini ifade eder. Bu olay, temelde Arşimet Prensibi adı verilen fizik yasası ile açıklanır.
Arşimet Prensibi
- Prensip: Bir sıvıya kısmen veya tamamen batırılan bir cisme, cismin yerini değiştirdiği sıvının ağırlığına eşit büyüklükte ve yukarı yönde bir kuvvet etki eder. Bu kuvvete kaldırma kuvveti denir.
- Denklem: Kaldırma Kuvveti (Fk) = Cismin Yerini Değiştirdiği Sıvının Ağırlığı.
Yüzme, Askıda Kalma ve Batma
Bir cismin bir sıvı içinde ne yapacağı, cisme etki eden kaldırma kuvveti ile cismin kendi ağırlığı (yerçekimi kuvveti) arasındaki dengeye bağlıdır:
- Yüzme: Cismin yoğunluğu (dcisim), sıvının yoğunluğundan (dsıvı) daha azsa (dcisim < dsıvı), kaldırma kuvveti cismin ağırlığından büyük olur. Cisim, yerini değiştirdiği sıvının ağırlığı kendi ağırlığına eşit olana kadar su yüzeyine çıkar ve kısmen batmış halde yüzer.
- Askıda Kalma: Cismin yoğunluğu, sıvının yoğunluğuna eşitse (dcisim = dsıvı), kaldırma kuvveti cismin ağırlığına tam olarak eşittir. Cisim, sıvının herhangi bir derinliğinde batmadan veya yüzeye çıkmadan askıda kalır.
- Batma: Cismin yoğunluğu, sıvının yoğunluğundan daha fazlaysa (dcisim > dsıvı), kaldırma kuvveti cismin ağırlığını karşılayamaz. Cisim, dibe batar.
Gemilerin Yüzmesi
Çelikten yapılmış koca bir geminin sudan daha yoğun olmasına rağmen yüzebilmesi, yoğunluğun değil, ortalama yoğunluğun önemini gösterir. Geminin gövdesi, ağırlığına göre çok büyük bir hacme sahiptir. Bu hacmin çoğu hava ile doludur. Geminin toplam kütlesi bölü toplam hacmi (ortalama yoğunluk), suyun yoğunluğundan daha azdır. Bu sayede gemi, büyük bir kaldırma kuvveti elde eder ve yüzebilir.