Kaldırma kuvveti
Kaldırma kuvveti, bir akışkanın içine batmış cisme uyguladığı yukarı yönlü kuvvettir. Bazı cisimlerin neden yüzdüğünü, bazılarının neden battığını açıklar.
Arşimet ilkesi
Arşimet ilkesine göre kaldırma kuvveti, yer değiştiren akışkanın ağırlığına eşittir. Bir cisim ne kadar çok akışkan yer değiştirirse, yukarı yönlü kuvvet o kadar büyük olur.
Yüzme ve batma
Bir cisim tamamen batmadan önce kaldırma kuvveti ağırlığını dengeleyebiliyorsa yüzer. Ortalama yoğunluğu akışkanın yoğunluğundan büyükse, en büyük kaldırma kuvveti yetmediği için batar.
Yoğunluğu simülasyonda test edin
Farklı kütlelere, hacimlere ve akışkan yoğunluklarına sahip cisimleri simülasyonda karşılaştırın. Yer değiştiren hacmin ve kaldırma kuvvetinin dengeyi nasıl belirlediğini görmek için canlı ölçümlere bakın.
Arşimet Prensibi
Bir cisim bir akışkanın içindeyken, bir miktar akışkanı yerinden iter — buna yer değiştirme denir. Akışkan, yer değiştirdiği akışkanın ağırlığına eşit yukarı yönlü bir kuvvetle karşılık verir. Bu yukarı itme cismin kendi ağırlığına eşitse cisim yüzer; cisim yer değiştirdiği akışkan için fazla ağırsa batar.
F_b = ρ · V · g
- ρ — akışkan yoğunluğu (kg/m³): akışkanın birim hacim başına kütlesi
- V — yer değiştiren hacim (m³): cismin yerinden ittiği akışkan hacmi
- g — yerçekimi ivmesi (m/s²): her şeyi aşağı çeken yerçekimi ivmesi
Bir blok, 0,002 metreküp suyu yerinden itiyor. Suyun yoğunluğu 1000 kilogram bölü metreküp. Su hangi kaldırma kuvvetiyle karşılık verir?
- ρ = 1000 kg/m³
- V = 0.002 m³
- g = 9.8 m/s²
- F_b = ρ · V · g
- F_b = 1000 kg/m³ · 0.002 m³ · 9.8 m/s²
F_b = 19.6 N