KALDIRMA KUVVETİ

1. KALDIRMA KUVVETİ Çevremize baktığımızda gemi ve balıkların denizde yüzdüğünü, balonların havada uçtuğunu gözlemleriz. Cisimlerin suda yüzmesini veya havada uçmasını sağlayan kuvvet nedir?

2. KALDIRMA KUVVETİ • Bir topu suya attığımızda şekildeki gibi dengede kalır. Dünya’ mızın cisimlere çekim kuvveti uyguladığını biliyoruz. Bu çekim kuvvetine ağırlık denir. • Ağırlık yerin merkezine doğru (aşağı yönde) olur. • Suda yüzmekte olan cisim dengelenmiş kuvvetler etkisindedir. • Ağırlık kuvveti aşağıya doğru olduğundan cismin suda yüzmesini sağlayan kuvvet yukarı yönde olmalıdır. • Sıvı tarafından cisme uygulanan, cismin ağırlığına zıt yönde etki eden kuvvete kaldırma kuvveti denir.

3. KALDIRMA KUVVETİ • Sıvı içerisindeki bir cisme sıvı tarafından şekilde görüldüğü gibi itme kuvvetleri uygulanır. • Bu kuvvetlerin bileşkesi kaldırma kuvvetini verir. • Şekildeki suyun itme kuvvetlerini incelediğimizde yataydaki kuvvetlerin birbirini dengelediğini, düşeydeki kuvvetlerden yukarı yönde olan kuvvetin aşağı yönde olan kuvvetten büyük olduğunu görürüz.

4. SIVILARIN KALDIRMA KUVVETİ • Bir cismi dinamometreye bağlayıp cismin ağırlığını öncehavada, sonra suda ölçelim. • Her iki durumda dinamometrenin gösterdiği değer aynı mı? • Dinamometrelerin farklı değer göstermesi ne ile açıklanabilir? • Şekil-l’de cismin havadaki ağırlığı 4 N, • Şekil-ll’de sudaki ağırlığı 3 N • olarak bulundu. • Cismin su içerisinde daha hafif gelmesi, cisme suda kaldırma kuvveti uygulanmasından kaynaklanmaktadır. Cismin sudaki ağırlığı, havadaki ağırlığından daha azdır.Çünkü cisme sıvı içerisinde cismin ağırlığına zıt yönde kaldırma kuvveti uygulanır.

5. SIVILARIN KALDIRMA KUVVETİ • İçerisinde 200 mL su bulunan • Şekil-I’deki kaba dinamometreye bağlı bir cisim batırıldığında • su seviyesi Şekil - II’de görüldüğü gibi 300 mL oluyor. • Bu duruma göre cismin hacminin 100 mL olduğunu söyleyebiliriz. • Cismin suya batırılmasıyla yeri değişen suyun hacmi 100 mL’dir. • Yeri değişen suyun (100 mL su) ağırlığı 1 N’dur. • Cisme etki eden kaldırma kuvveti de 1 N’dur. • Öyleyse cisme etki eden kaldırma kuvvetinin yeri değişen sıvının ağırlığına eşit olduğunu söyleyebilir miyiz? NOT Sıvı içerisindeki cisme uygulanan kaldırma kuvveti, cismin havadaki ağırlığı ile sıvıdaki ağırlığı arasındaki farka eşittir.

6. SIVILARIN KALDIRMA KUVVETİ • Kaldırma kuvveti=Cismin havadaki ağırlığı -Cismin sıvıdaki ağırlığı • FK = GH - GS • Kaldırma kuvveti=Yeri değişen sıvının ağırlığına Şekildeki gibi yüzmekte olan teknenin ağırlığı, teknenin batan kısmına eşit hacimdeki sıvının (yeri değişen sıvının) ağırlığına eşittir.

7. BAŞKA BİR DEYİŞLE • Taşma seviyesine kadar su ile dolu olan kaba küresel bir cisim bırakıldığında cisim şekildeki gibi dengede kalıyor. • Dereceli silindirde toplanan sıvının hacmi, cismin hacmine eşittir. • Taşan sıvının ağırlığı, cisme etki eden kaldırma kuvvetine eşittir.

9. Cisme sıvı tarafından uygulanan kaldırma kuvveti nelere bağlıdır? Havadaki ağırlığı 3 N olan, eşit bölmeli bir cisim, sadece 1 bölmesi suya batırıldığında dinamometre 2,5 N’u, 2 bölmesi suya batırıldığında dinamometre 2 N’u gösteriyor. Cismin 1 bölmesi suya batırıldığında cisme etki edenkaldırma kuvveti: 3 N - 2,5 N = 0,5 N olur. Bu duruma göre su; 1 bölmeye 0,5 N, 2 bölmeye 1 N’ luk kaldırma kuvveti uygulamıştır. Cisim suya batırıldıkça cisme etki eden kaldırma kuvveti artmıştır. SONUÇ Kaldırma kuvveti, cismin batan kısmının hacmi ile doğru orantılıdır.

10. Cisme sıvı tarafından uygulanan kaldırma kuvveti nelere bağlıdır? Havadaki ağırlığı 3 N, hacmi 100 ml olan bir cisim Önce suya, sonra alkole batırılıyor. Dinamometrede okunandeğer : suda 2 N, alkolde 2,2 N olur. Bu duruma göre cisme suda 1 N, alkolde 0,8 N’luk kaldırma kuvveti etki eder. Suyun yoğunluğu, alkolün yoğunluğundan büyük olduğundan sudaki kaldırma kuvveti alkoldekinden fazla olmuştur. SONUÇ Kaldırma kuvveti, sıvının yoğunluğu ile doğru orantılıdır.

11. Alıştırma yapalım Şekil -1’de dinamometreye asılı bulunan cismin ağırlığı 20 N’dur. Cisim,Şekil -2’deki gibi yarısı suya batacak şekilde tutulduğunda dinamometredeokunan değer 16 N olmaktadır. Bu bilgiye göre aşağıdaki soruları cevaplayınız. a.Cismin sudaki ağırlığı kaç Newton'dur? b.Cisme etki eden kaldırma kuvveti kaç Newton'dur? c.Cisim tamamen suya batırılırsa kaldırma kuvveti kaç Newton olur? d.Cisim tamamen suya batırılırsa dinamometrenin gösterdiği değer kaç Newton olur?

12. Özdeş demir bilyeler K, L ve M dinamometreleri ile şekildeki gibi alkol ve su içinde dengededir. Buna göre aşağıdaki karşılaştırmaları yapınız. a.Kaplardaki sıvıların bilyelere uyguladığı kaldırma kuvvetlerinin karşılaştırılması: b.K, L ve M dinamometrelerinde okunan değerlerin karşılaştırılması; 1 3 2 1 2 3

13. 200 gram kütleli homojen K cismi içinde 100 cm3 su bulunan dereceli kaba atıldığında kaptaki su seviyesi 10 cm3 kadar yükseliyor. I.K cisminin hacmi 10 cm3'tür. II.K cisminin yoğunluğu 20 g/cm3'tür. III.K cismine etkiyen kaldırma kuvveti cismin ağırlığına eşittir. Buna göre yukarıdaki yargılarda hangisi veya hangileri doğrudur? A). Yalnız II B). Yalnız III C). I ve D). I ve II

14. Mustafa bir cismi Şekil -1 deki gibi havada tartıyor. Daha sonra Şekil - II deki taşırma kabında tartıyor. Mustafa şekillerde belirtilen sonuçları elde ettiğine göre, aşağıdakilerden hangisi söylenemez? A)Cismin ağırlığı 40 N dur. B)Taşırma kabındaki sıvının cisme uyguladığı kaldırma kuvveti 40 N dur. C)Şekil - II de dinamometre 0 N gösterir. D)Cismin yoğunluğu sıvının yoğunluğuna eşittir.

15. K cismi, kütlesi ve hacimleri verilmiş X, Y, Z, T sıvılarında ayrı ayrı tartılıyor. Buna göre, cisim hangi sıvıda tartıldığında, dinamometrede okunan değer en küçük olur? (Cismin yoğunluğu srvılarınkinden büyüktür.) A) X B) Y C) Z D) T

16. Şekildeki bakır levhanın suya bırakıldığında yüzebilmesi için aşağıdakilerden hangisi yapılmalıdır? A)Levhanın ortasına bir delik açmak B)Ortadan ikiye katlamak C)Yarısını kopartmak D)İç hacmini büyütecek şekilde büküp tas hâline getirmek

17. K düzeyine kadar su dolu kap içindeki X ve Y katı cisimleri şekildeki gibi dengededir. Kabın üzerindeki musluk açılıp kap L düzeyine kadar suyla doldurulduğunda, D1 ve D2 dinamometrelerinin gösterdiği değerler için ne söylenebilir?(Dinamometrelerin ağırlıktan ihmal ediliyor. Başlan gıçta D1 ve D2 sıfırdan farklıdır.) D1 D2 A) Azalır Artar B) Artar Artar C) Değişmez Değişmez D) Azalır Azalır

18. Aşağıdaki olayların hangisinde, kaldırma kuvvetinin etkisi doğrudan gözlenemez? B) C) D) A)

19. Bir öğrenci ağırlığı bilinen K cismini dinamometrenin ucuna asarak su dolu kaplara şekillerdeki gibi bırakıyor ve her durumda dinamometrenin gösterdiği değerleri not ediyor. Öğrenci bu deneyde aşağıdaki sorulardan hangisinin cevabına ulaşmayı amaçlamıştır? A)Yaylardaki uzama yayın cinsine bağlı mıdır? B)Bir cisme etkiyen kaldırma kuvveti sıvının cinsine göre değişir mi? C)Cisimlerin hacimleri, ağırlıklarının değişmesini sağlar mı? D)Bir cismin batan kısminin hacmi, cisme etkiyen kaldırma kuvvetinin değerini etkiler mi?

20. Pınar, buz kütlesini Şekil-1'deki gibi kabın içine attığında su seviyesinin Şekil-2'deki gibi olduğunu görüyor. Bir süre sonra buzun tamamı eridiğinde de Şekil-2'de verilen su seviyesinin hiç değişmediğini gözlemliyor. Pınarın yaptığı deneyle ilgili aşağıda verilen yorumlarından hangisi yanlıştır? A.Su donarken yoğunluğu azalmıştır. B.Su 10 cm3 yer değiştirmiştir. C.Buz tamamen eridiğinde suyun seviyesi 5 cm3 artmıştır. D.Buzun tamamı eridiğinde, su dışındaki hacmi kadar küçülmüştür.

21. Ekin, düzensiz şekilli bir kaya parçasının yoğunluğunu hesaplamak istiyor. Ekin’in doğru hesaplama yapabilmesi için kullanacağı araç-gerecin sembolleri hangi seçenekte verilmiştir?

22. GAZLARIN KALDIRMA KUVVETİ Acaba gazlar da cisimlere kaldırma kuvveti uygular mı?

23. GAZLARIN KALDIRMA KUVVETİ Cisimlerin havadaki ağırlığı ile havasız ortamdaki ağırlığı aynı mıdır? Şekil -1 deki hava ortamında eşit kollu terazi kollarına asılmış tahta ve demir bilyeler dengededir. Kabın içindeki hava vakumlanarak boşaltıldığında dengenin Şekil - II deki gibi bozulduğu ve tahta kısmının ağır bastığı görülmektedir. Hava ortamında dengede iken,havasız ortamda dengenin bozulmasının nedeni acaba havanın kaldırma kuvvetiyle mi ilgilidir?

24. Küçükken aldığımız uçan balonları serbest bıraktığımızda havada yükselir. İnceleme ve ulaşım için kullanılan uçan balonlar hava içinde nasıl yükselir? Balonların havada yükselmesi bir gaz karışımı olan havanın da sıvılar gibi cisimlere kaldırma kuvveti uyguladığını gösterir.

25. Şekildeki kap vakumlanarak gaz boşaltılıyor. Bu durumda dinamometrenin gösterdiği değer değişir mi? Şekil-l’deki dinamometrenin gösterdiği değer Şekil-ll’deki dinamometrenin gösterdiği değerden daha küçük olur. Bunun nedeni havanın cisme kaldırma kuvveti uygulamasıdır.

26. Havadaki balona etki eden kuvvetler : ağırlık ve kaldırma kuvvetidir. Ağırlık aşağı doğru, kaldırma kuvveti yukarı yöndedir. NOT Gazların cisimlere uyguladığı kaldırma kuvveti,cismin hacmine eşit hacimdeki gazın ağırlığına eşittir.

27. Örneğin bir futbol topuna etki eden havanın kaldırma kuvveti futbol topunun hacmi kadar hacimdeki havanın ağırlığına eşittir Gazların yoğunluğu, sıvıların yoğunluğundan çok küçük olduğundan bir cisme gaz ortamda etki eden kaldırma kuvveti sıvıdakine göre çok küçüktür.

28. Gazların kaldırma kuvveti nelere bağlıdır? İçerisinde helyum bulunan balonlardan L balonuna, K balonunun 2 katı kadar kaldırmakuvveti etki eder. Neden ? .Çünkü hacmi L:2K olduğu için

29. Eşit hacimli M ve N balonları d ve 2d yoğunluklu gazların içerisindedir. Bu durumda N balonuna etkiyen kaldırma kuvveti, M balonuna etkiyen kaldırma kuvvetinin 2 katına eşittir. SONUÇ Gazların kaldırma kuvveti, cismin hacmi gazın yoğunluğu ile doğru orantılıdır.

30. Alıştırma yapalım • Bir uçan balon yerden h kadar yükseklikte dengede durmaktadır. • Balonun yukarı doğru yükselmesi için, • I. Isıtıcının çalıştırılarak balon içindeki gazın ısıtılması • II. Balon içindeki gazın azaltılması • III. Sepete bağlı ağırlıkların aşağı atılmasıişlemlerinden hangileri yapılmalıdır? • Yalnız l B) Yalnız III • C) I ve II D) I ve III

31. Bir öğrenci çocuk balonuna bağlı ipin ucuna küçük ataşlar asarak balonun şekildeki gibi hava ortamında dengede kalmasını sağlamıştır. Buna göre, öğrenci yaptığı bu deney sonucunda, aşağıdaki sorulardan hangilerinin cevabını verebilir? I. Balon ve ataşlara yer çekimi kuvveti etki eder mi? II.Hava balona kaldırma kuvveti uygular mı? III.Sıcaklık artırıldığında balonun havadaki konumu değişir mi? • Yalnız l B) I ve II • C) I ve IIID) I, II ve III

32. Ege‘ye annesi oyun parkında uçan balon satın almıştır. Uçan balonu, Ege’nin elinden uçmaması içinde koluna bağlamıştır. Ege‘nin balonunun yükselme nedeni aşağıdakilerden hangisi ile açıklanamaz? A).Havanın bir kaldırma kuvvetinin olmasıyla B).Balonun hacminin fazla olmasıyla C).Isınan havanın yükselmesiyle D).Balonun içindeki gazın yoğunluğuyla

33. Su televizyonda şekildeki gibi bir balonun içinde bulunan havanın ısıtılarak yukarı doğru hareket ettirilebildiğini izlemişti. I.Soğuk hava sıcak havadan daha yoğundur. II.Balonun içine havadan daha az yoğun olan helyum gazı konulmuş olabilir. III.Havanın belirli bir kaldırma kuvveti vardır. Su bunun nedenini; yukarıdaki bilgilerden hangisini veya hangilerini kullanarak açıklamıştır? A. Yalnız I B. Yalnız II C. Yalnız III D. I ve III

34. Deren, K, L, M balonlarının içine farklı hacimlerde helyum gazı doldurarak yayın ucuna astığında yaydaki uzama miktarlarının (XK, XL ve XM) farklı olduğunu ölçüyor. Buna göre XK, XL ve XM arasındaki büyüklük ilişkisi nasıl olur? A). XK > XL > XM B). XM > XK > XL C). XK = XL = XM D). XM = XL > XK

35. Bazı Cisimler Neden Yüzer? Su içinde bazı cisimlerin neden yüzdüğünü bazılarının ise neden battığını anlamak için cisimlerin yoğunluklarını ve yoğunlukların nasıl hesaplandığını araştıralım. Düzgün geometrik cisimlerin kütlesi eşit kollu terazi ile ölçüldükten sonra, boyları ölçülen cisimlerin hacimleri hesaplanır. Bir cismin kütlesini hacmine bölerek yoğunluğunu hesaplayabiliriz. Yoğunluğu d. kütleyi m, hacmi ise V olarak gösterirsek yoğunluk, bağıntısı ile bulunur.

36. Bir cismin kütlesini hacmine bölerek yoğunluğunu hesaplayabiliriz Yoğunluğu d. kütleyi m, hacmi ise V olarak gösterirsek yoğunluk, bağıntısı ile bulunur.

37. Bu üçlü arasındaki eşitlik şekildeki üçgen yöntemiyle, akılda daha kalıcı olarak kullanılır. Yoğunluk birimi, kütle biriminin hacim birimine bölünmesiyle bulunur.o halde yoğunluk birimi g/cm3,

38. Saf maddelerin özkütleleri birbirinden farklıdır. Normal koşullar altında demirin özkütlesı 7.8 g/cm3, tahtanın özkütlesi 0.6 g/cm3, mantarın özkütlesi 0.4 g/cm3 tür.

39. NOT : .Özkütle maddeler için ayırt edici bir özelliktir. . Aynı şartlarda özkütleleri eşit olan maddeler aynı madde olabilir.Özkütlesi farklı olan maddeler ise kesinlikle farklıdır.

40. Alıştırma yapalım Kütle (m) - hacim (V) grafiği şekildeki gibi olan N ve R maddelerinin özkütlelerini karşılaştırınız. Grafik yardımıyla cisimlerin yoğunluklarını bulalım.Yoğunluk d = m/v bağıntısı İle bulunur. dN = 80/20= 4 g/cm3 dR = 60/40= 1,5 g/cm3 dN > dR dir

41. Yoğunluğu 1,4 g/cm3 olan K cisminin kütlesi 2800 gramdır. Bu cisim taşma seviyesine kadar yoğunluğu 0,8 g/cm3 olan sıvı içine atıldığında şekildeki gibi tamamen sıvıya batıyor ve dışarıya bir miktar sıvı taşıyor. Buna göre taşan sıvının kütlesi kaç gramdır? A) 2800 B) 2000 C) 1600 D)1400

42. Kütlesi 0,2 kg olan bir cisim yoğunluğu 1 g/cm3 sıvı ile dolu bir kaba bırakıldığında cismin tamamı sıvı içine batıyor vedışarıya 50 cm3 sıvı taşıyor. Buna göre bu cismin yoğunluğu kaç g/cm3’tür? A) 4 B) 5 C) 6 D) 7

43. Taşma seviyesine kadar sıvı ile dolu olan kaba bir cisim bırakıldığında cismin sıvıda yüzdüğü ve dışarıya bir miktar sıvı taştığı görülüyor. Buna göre; Yukarıdaki öğrencilerden hangilerinin söylediği ifadeler doğrudur? A)Ayça ve Arif B)Ayça ve Nihal C)Arif ve Nihal D)Ayça, Arif ve Nihal