1. Bikifi
  2. Lise Ders Notları
  3. Fizik Ders Notları
  4. Kaldırma Kuvveti

Kaldırma Kuvveti

Akışkanın (havanın veya sıvının) içinde kısmen ya da tamamen batmış cisimlere yer çekimine zıt yönde, akışkan tarafından uygulanan kuvvete kaldırma kuvveti denir. Kaldırma kuvvetinin uygulama noktası batan hacmin merkezidir.

Kaldırma kuvveti €€ F_{kaldırma}=V_{batan}. d_{sıvı} . g €€ formülü ile hesaplanır.

  • €€ V_{batan}€€ = Cismin sıvı içindeki hacmidir.
  • €€d_{sıvı}€€= sıvının yoğunluğudur.

Batan cisimler hariç sıvı içindeki cisimlere etkiyen kaldırma kuvveti büyüklüğü, cismin dolayısıyla yer değiştiren sıvının ağırlığına eşittir. Çünkü €€V_{batan}€€, cismin sıvı içindeki hacmi olduğuna göre bu hacimden dolayı yer değiştiren sıvının ağırlığı (€€V_{batan}.d_{sıvı}.g€€) ile hesaplanır. Açıkça görüleceği gibi bu hesaplama aynı zamanda kaldırma kuvvetine eşittir. Bu durum Archimedes Prensibi olarak adlandırılır.

Archimedes Prensibi; suya daldırılan bir cisme etki eden kaldırma kuvveti, bu cisim tarafında yer değiştirilen sıvının ağırlığına eşittir.

Bir cisim sıvıya bırakıldığında yüzme, askıda kalma ve batma olmak üzere üç farklı biçimde denge durumuna gelir.

Yüzen Cisimler

Sıvıya bırakılan cismin bir kısmının sıvının içinde bir kısmının da sıvının dışında kaldığı durumlarda; bu cisimlere yüzen cisimler denir. Cisim dengede olduğundan cisme etkiyen net kuvvet sıfır olur.

Kaldırma Kuvveti

Yukarıdaki görseldeki gibi batan bir cisim için şu yorumları yapabiliriz;

  • Genel denklem;
    • €€V_{batan}.d_{sıvı}.g =V_{cisim}.d_{cisim}.g€€
  • Aynı zamanda €€V_{cisim}>V_{batan}€€ olduğundan;
    • €€d_{cisim}<d_{sıvı}€€ olur.

Yukarıda da görüldüğü gibi bir cismin sıvı içinde yüzebilmesi için cismin öz kütlesinin sıvıdan küçük olması gerekir. Buna yüzme şartı denir.

Taşırma kabına yüzme şartına uygun bir cisim bırakıldığında kabın içinden batan hacim kadar sıvı taşar. Cismin ağırlığı kaldırma kuvvetine eşit olur ve yer değiştiren sıvının ağırlığı kaldırma kuvvetine eşit ise €€ G_c=V_{batan}.d_{sıvı}.g€€ şeklinde yazılabilir

Askında kalma durumu

Cismin tamamı sıvının içinde askıda kaldığı ve tabana temas etmediği durumdur. Bu durumda cismin ağırlığı kaldırma kuvvetine eşittir.

Kaldırma Kuvveti

Yukarıdaki görseldeki gibi batan bir cisim için şu yorumları yapabiliriz;

  • €€F_k=G€€ ise;
    • €€ V_{batan} .d_{sıvı}.g=V_{cisim}.d_{cisim}.g €€ şeklinde yazılır
  • €€ V_{batan}=V_{cisim} €€ olduğundan;
    • €€d_{cisim}=d_{sıvı}€€ eşitliği olur.

Askıda kalma durumunda cismin sıvı içerisinde nerede askıda kalacağı değişkenlik gösterir fakat bu denklemde hiçbir değişiklik oluşturmaz. Cismin suya bırakılma hızı bu durumu etkileyebilir fakat cisim kabın tabanına temas etmediği sürece askıda kabul edilir.

Batma durumu

Sıvıya bırakılan cismin öz kütlesi sıvıdan büyük ise cisim kabın zeminine iner ve bu durumda cismin ağırlığı kaldırma kuvvetinden büyük olur.

Kaldırma Kuvveti

Yukarıdaki görseldeki gibi batan bir cisim için şu yorumları yapabiliriz;

  • €€F_k<G€€ olduğundan;
    • €€V_{batan} .d_{sıvı}.g<V_{cisim}.d_{cisim}.g€€ şeklinde yazılabilir.
    • Ayrıca, €€V_{batan}=V_{cisim}€€ yorumu yapılabilir.
  • Sonuç olarak ise €€d_{cisim}>d_{sıvı}€€ olur.

Batma durumunda cisim kabın tabanına bir kuvvet uygular. Bu kuvvet aşağı yönde olur ve yukarı yönde bir tepki kuvveti (N) oluşturur. Yukarı yöndeki kaldırma kuvveti ve tepki kuvveti toplamı cismin ağırlığına eşittir.

Özet

  • €€d_{sıvı}>d_{cisim}€€ ise yüzer
  • €€d_{sıvı}=d_{cisim}€€ ise askıda kalır
  • €€d_{sıvı}<d_{cisim}€€ ise batar

“Basınç ve Kaldırma Kuvveti” Konu Anlatımı Serisi

  1. Katılarda ve Durgun Sıvılarda Basınç
  2. Gazlarda Basınç
  3. Hal Değişiminde Basınç Etkisi ve Akışkanlarda Basınç
  4. Kaldırma Kuvveti