Kaldırma kuvveti, sıvı içerisindeki tüm nesnelere yer çekiminin tersi yönünde etkiyen kuvvettir.[1] Bir nesne sıvı içerisine yerleştirildiğinde nesnenin ağırlığı sıvıyı iterken (sıvı ya da gaz) yukarı yönlü kaldırma kuvveti yer çekimine karşı nesneyi yukarı iter. Genel hatlarıyla bu kaldırma kuvveti Fb = Vs × D × g denklemiyle hesaplanabilir; burada Fb, nesne üzerine etkiyen kaldırma kuvveti; Vs, nesnenin sıvı içerisindeki hacmi; D, nesnenin bulunduğu sıvının yoğunluğu ve g, yer çekimi kuvvetidir. Bir nesnenin kaldırma kuvvetinin nasıl belirleneceğini öğrenmeye başlamak için 1. Adıma bak.

Yöntem 1 / 2:
Kaldırma Kuvveti Denklemini Kullanmak

  1. 1
    Nesnenin sıvı içerisindeki kısmının hacmini bul. Bir nesne üzerine etkiyen kaldırma kuvveti nesnenin sıvı içerisindeki hacmiyle doğru orantılıdır. Diğer bir deyişle, katı bir nesne sıvı içine ne kadar batarsa onun üzerine etkiyen kaldırma kuvveti o kadar büyük olur. Bu, sıvıya batmış nesnelere de onları yukarı iten kaldırma kuvvetinin etkidiği anlamına gelmektedir.[2] Nesne üzerine etkiyen kaldırma kuvvetini bulmaya başlamak için ilk adımın genellikle sıvı içerisindeki nesnenin hacmini bulmak olacaktır. Kaldırma kuvveti denklemi için bu değer metre3 biriminde olmalıdır.
    • Sıvı içerisine tamamen batan nesneler için batan kısmın hacmi nesnenin hacmine eşittir. Sıvı yüzeyinde yüzen nesneler için sadece sıvı içerisindeki hacim dikkate alınır.
    • Örnek olarak, suda yüzen bir plastik topa etki eden kaldırma kuvvetini bulmak istediğimizi düşünelim. Eğer top 1 metre çapında tam bir küre ise ve tam olarak yarısı su içerisinde yüzüyorsa tüm topun hacmini bulup ikiye bölerek batık kısmın hacmini bulabiliriz. Bir kürenin hacmi (4/3)π(yarıçap)3 olduğundan, topumuzun hacminin (4/3)π(0,5)3 = 0,524 metre3 olduğunu biliyoruz. 0,524/2 = 0,262 metre3 su altında.
  2. 2
    Sıvının yoğunluğunu bul. Kaldırma kuvvetini bulma işleminde bir sonraki adım nesnenin içinde bulunduğu sıvının yoğunluğunu (kilogram/metre3) tanımlamaktır. Yoğunluk, bir nesnenin veya cismin ağırlığının hacmine oranının ölçüsüdür. Hacimleri eşit olan iki nesneden yoğunluğu fazla olan nesne daha ağır olacaktır. Bir kural olarak, nesnenin içinde bulunduğu sıvının yoğunluğu ne kadar fazlaysa kaldırma kuvveti de o kadar büyük olur. Sıvılarda, yoğunluğu belirlemenin genellikle en kolay yolu referans kaynaklara bakmaktır.
    • Örneğimizde, topumuz suda yüzüyor. Akademik bir kaynağa başvurarak suyun yoğunluğunun yaklaşık 1.000 kilogram/metre3 olduğunu bulabiliriz.
    • Diğer pek çok yaygın sıvı yoğunlukları mühendislik kaynaklarında verilir. Bunun gibi bir liste burada bulunabilir.
  3. 3
    Yer çekimi kuvvetini (veya başka bir aşağı yönlü kuvveti) bul. Bir nesne, içinde bulunduğu sıvıda batıyor ya da yüzüyor olsa da, daima yer çekimi kuvvetine maruz kalır. Gerçek dünyada, bu sabit aşağı yönlü kuvvet yaklaşık 9,81 Nevton/kilogramdır. Ancak, merkezkaç kuvveti gibi başka bir kuvvetin sıvıya ve içindeki nesneye etki ettiği durumlarda, tüm sistem için toplam "aşağı yönlü" kuvveti belirlemek için bu da dikkate alınmalıdır.[3]
    • Örneğimizde; eğer sıradan, sabit sistemlerle uğraşıyorsak sıvıya ve nesneye etkiyen tek aşağı yönlü kuvvetin standart yer çekimi kuvveti olduğunu varsayabiliriz; 9,81 Nevton/kilogram.
  4. 4
    Hacim × yoğunluk × yer çekimi çarpımını yap. Nesnenin hacmi (metre3 cinsinden), sıvının yoğunluğu (kilogram/metre3 cinsinden) ve yer çekimi kuvveti (veya sisteminin Nevton/Kilogram cinsinden aşağı yönlü kuvveti) için değerlerin olduğunda, kaldırma kuvvetini bulma kolaydır. Nevton cinsinden kaldırma kuvvetini bulmak için bu 3 miktarı çarpman yeterlidir.
    • Değerlerimizi Fb = Vs × D × g denkleminde yerine koyarak örnek problemimizi çözelim. Fb = 0,262 metre3 × 1.000 kilogram/metre3 × 9,81 nevton/kilogram = 2,570 Nevton. Diğer birimler birbirini götürür ve elinde Nevton kalır.
  5. 5
    Yer çekimi kuvvetini karşılaştırarak nesnenin yüzüp yüzmediğini bul. Kaldırma kuvveti denklemini kullanarak, sıvı içerisindeki bir nesneyi dışa iten kuvveti bulmak kolaydır. Ancak, biraz fazladan çalışma ile, nesnenin yüzeceğini veya batacağını belirlemek de mümkündür. Basitçe tüm nesne için kaldırma kuvvetini bul (başka bir deyişle, tüm hacmini Vs olarak kullan), sonra G = (nesnenin kütlesi)(9,81 metre/saniye2) denklemiyle onu aşağı iten yer çekimi kuvvetini bul. Eğer kaldırma kuvveti yer çekimi kuvvetinden büyükse nesne yüzer. Öte yandan, yer çekimi kuvveti daha büyükse nesne batar. Eşitseler, nesnenin askıda olduğu söylenir.
    • Askıdaki bir nesne, suyun yüzeyine çıkmayacak veya dibe batmayacaktır. Sadece üst ve alt arasında bir yerde sıvının içinde asılı kalacaktır.[4]
    • Örneğin; 0,75 metre çapında ve 1,25 metre yüksekliğinde 20 kilogramlık silindirik bir ahşap varilin suda yüzüp yüzmeyeceğini bilmek istediğimizi varsayalım. Bu birkaç adım sürecektir:
      • Nesnenin hacmini V = π(yarıçap)2(yükseklik) silindirin hacmi formülüyle bulabiliriz. V = π(0,375)2(1,25) = 0,55 metre3.
      • Sonra, olağan yerçekimi ve olağan yoğunluğa sahip su olduğunu varsayarak, varil üzerindeki kaldırma kuvvetini çözebiliriz. 0,55 metre3 × 1000 kilogram/metre3 × 9,81 nevton/kilogram = 5.395,5 Nevton.
      • Şimdi varil üzerindeki yer çekimi kuvvetini bulmamız gerekecek. G = (20 kg)(9,81 metre/saniye2) = 196,2 Nevton. Bu, kaldırma kuvvetinden çok daha azdır, bu yüzden varil yüzer.
  6. 6
    Sıvı bir gaz olduğunda aynı yaklaşımı kullan. Kaldırma kuvveti problemlerini çözerken nesnenin içine daldırıldığı sıvının mutlaka bir sıvı olması gerekmediğini unutma. Gazlar da sıvı olarak sayılır ve diğer madde türlerine kıyasla çok düşük yoğunluklara sahip olmalarına rağmen yine de içlerinde yüzen belirli nesnelerin ağırlığını destekleyebilir.[5] Basit bir helyum balonu bunun kanıtıdır. Balonun içindeki gaz, etrafındaki sıvıdan (olağan hava) daha az yoğun olduğu için yüzer!
    Reklam

Yöntem 2 / 2:
Basit Bir Kaldırma Deneyi Yapmak

  1. 1
    Küçük bir kâse veya fincanı daha büyük bir kâse veya fincanın içine yerleştir. Birkaç ev eşyasıyla, kaldırma kuvvetinin ilkelerini eylem hâlinde görmek kolaydır! Bu basit deneyde, suya batırılmış bir nesnenin, batan nesnenin hacmine eşit miktarda bir sıvı hacmini yer değiştirdiği için kaldırma kuvvetine maruz kaldığını göstereceğiz. Bunu yaparken, bu deneyle bir nesnenin kaldırma kuvvetini pratik olarak nasıl bulacağımızı da göstereceğiz. Büyük bir kâse veya kova gibi daha büyük bir kabın içine bir kâse veya fincan gibi küçük bir açık kap yerleştir.
  2. 2
    Kabı ağzına kadar doldur. Sonra, küçük iç kabı suyla doldur. Su seviyesinin dökülmeden kabın en üstünde olması gerek. Burada dikkatli ol! Su dökersen tekrar denemeden önce büyük kabı boşalt.
    • Bu deneyin amacı için suyun 1000 kilogram/metre3 yoğunluğa sahip olduğunu varsaymak güvenlidir. Tuzlu su ya da tamamen farklı bir sıvı kullanmadığın sürece çoğu su çeşidi bu referans değere yeterince yakın (küçük farklar sonucu değiştirmeyecektir) bir yoğunluğa sahiptir.[6]
    • Elinin altında bir damlalığın varsa bu, iç kaptaki suyu tam olarak dengelemek için çok yardımcı olabilir.
  3. 3
    Küçük bir nesneyi sıvıya daldır. Sonra, kabın içine sığabilecek ve sudan zarar görmeyecek küçük bir nesne bul. Bu nesnenin kütlesini kilogram cinsinden bul (gram ölçebilen veya kilograma dönüştürebilen bir tartı veya terazi kullanman gerekebilir). Sonra, parmaklarını ıslatmadan, yüzene veya onu zar zor tutacak gibi olana kadar nesneyi yavaşça ve sabit bir şekilde suya daldır, sonra bırak. Kaptaki suyun bir kısmının kenar üzerinden dış kaba döküldüğünü fark etmelisin.
    • Örneğimiz için 0,05 kilogram kütleli bir oyuncak arabayı iç konteynere indirdiğimizi varsayalım. Bir sonraki adımda göreceğimiz gibi, kaldırma kuvvetini hesaplamak için bu arabanın hacmini bilmemize gerek yok.
  4. 4
    Dökülen suyu topla ve ölç. Bir nesneyi suya daldırdığında suyun bir kısmıyla yer değiştirir; öyle olmazsa suya girmesi için yer olmazdı. Nesne suyu ittiğinde, su da geri iterek kaldırma kuvveti oluşturur. İç kaptan dökülen suyu al ve küçük bir cam ölçü kabına dök. Kaptaki su hacmi, daldırılan nesnenin hacmine eşit olmalıdır.
    • Diğer bir deyişle, nesne yüzüyorsa dökülen suyun hacmi, su yüzeyinin altında kalan nesnenin hacmine eşit olacaktır. Nesne battıysa dökülen suyun hacmi tüm nesnenin hacmine eşit olacaktır.
  5. 5
    Dökülen suyun ağırlığını hesapla. Suyun yoğunluğunu bildiğin ve ölçü kabına dökülen suyun hacmini ölçebildiğin için kütlesini bulabilirsin. Sadece hacmini metre3’e dönüştür (burada bununki gibi bir çevrimiçi dönüşün aracı yardımcı olabilir) ve bunu suyun yoğunluğu (1.000 kilogram/metre3) ile çarp.
    • Örneğimizde, oyuncak arabamızın iç konteynere battığını ve yaklaşık iki yemek kaşığı (0,00003 metre3) su yer değiştirdiğini varsayalım. Suyumuzun kütlesini bulmak için bunu yoğunluğuyla çarpıyoruz: 1.000 kilogram/metre3 × 0,00003 metre3 = 0,03 kilogram.
  6. 6
    Yer değiştiren suyun kütlesini nesnenin kütlesiyle karşılaştır. Artık hem suya batırdığın nesnenin hem de yer değiştiren suyun kütlesini bildiğine göre hangisinin daha büyük olduğunu görmek için bunları karşılaştır. İç konteynere daldırılan nesnenin kütlesi, yer değiştiren sudan daha büyükse batmış olmalıdır. Diğer yandan, yer değiştiren suyun kütlesi daha büyükse nesne yüzüyor olmalıdır. Bu, eylem hâlindeki kaldırma kuvvetidir; bir nesnenin yüzmesi için, nesnenin kendisinden daha büyük bir kütleye sahip bir miktarda suyla yer değiştirmesi gerekir.[7]
    • Bu nedenle, düşük kütleli fakat büyük hacimli nesneler, en yüzer nesne türleridir. Bu özellik, içi boş nesnelerin özellikle yüzer olduğu anlamına gelir. Bir kano düşün; iyi yüzer çünkü içi boştur, bu nedenle çok yüksek bir kütleye sahip olmadan çok fazla suyla yer değiştirebilir. Kanolar yoğun olsaydı pek iyi yüzemezlerdi.
    • Örneğimizde, arabanın yer değiştirdiği sudan (0,03 kilogram) daha yüksek bir kütlesi (0,05 kilogram) var. Bu, gözlemimizle aynı doğrultuda: araba battı.
    Reklam

İpuçları

  • Doğru ölçümler elde etmeye yardımcı olması için her okumadan sonra sıfırlanabilen bir tartı veya terazi kullan.
Reklam

İhtiyacın Olan Şeyler

  • Küçük fincan veya kâse
  • Büyük kâse veya kova
  • Küçük, suya batabilen nesne (plastik top gibi)
  • Ölçüm kabı

Bununla İlgili wikiHow'lar

Konuşacak Bir Şey Olmadığında Sohbet Nasıl BaşlatılırKonuşacak Bir Şey Olmadığında Sohbet Nasıl Başlatılır?
Hoşlanılan Kıza Nasıl Mesaj AtılırHoşlanılan Kıza Nasıl Mesaj Atılır?
Bir Kızla Sohbet Etmeye Nasıl BaşlanırBir Kızla Sohbet Etmeye Nasıl Başlanır?
Hoşlanılan Kızla Nasıl KonuşulurHoşlanılan Kızla Nasıl Konuşulur?
Bir Üçgenin Alanı Nasıl HesaplanırBir Üçgenin Alanı Nasıl Hesaplanır?
Mililitre (mL) Gram'a (g) Nasıl DönüştürülürMililitre (mL) Gram'a (g) Nasıl Dönüştürülür?
Yüzde Artışı Nasıl HesaplanırYüzde Artışı Nasıl Hesaplanır?
Varyans Nasıl HesaplanırVaryans Nasıl Hesaplanır?
Standart Sapma Nasıl HesaplanırStandart Sapma Nasıl Hesaplanır?
İki Nokta Arasındaki Mesafe Nasıl Bulunurİki Nokta Arasındaki Mesafe Nasıl Bulunur?
Bir Doğrunun Denklemi Nasıl BulunurBir Doğrunun Denklemi Nasıl Bulunur?
Nasıl Ders ÇalışılırNasıl Ders Çalışılır?
Kısa Bir Kendini Tanıtma Yazısı Nasıl YazılırKısa Bir Kendini Tanıtma Yazısı Nasıl Yazılır?
Ses Nasıl Kalıcı Olarak KalınlaştırılırSes Nasıl Kalıcı Olarak Kalınlaştırılır?
Reklam

Bu wikiHow makalesi hakkında

Bess Ruff, MA
Ortak yazarlar :
Çevre Bilimleri ve Yönetimi Yüksek Lisansı
Bu makaledeki ortak yazarlar Bess Ruff, MA. Bess Ruff, Florida’da Coğrafya konusunda doktora öğrencisidir. Çevre Bilimleri ve Yönetimi konusundaki Yüksek Lisansını, Santa Barbara’daki Kaliforniya Üniversitesi Bren Çevre Bilimleri ve Yönetimi Fakültesi’ndan 2016 yılında almıştır.
Kategoriler: Eğitim ve İletişim
Bu sayfaya 158 defa erişilmiş.

Bu makale işine yaradı mı?

Reklam