SINIFÖĞRETMENİM.COM

Okul Öncesi, İlkokul, Ortaokul, Lise Tüm Dersler © 2018 Üyelik Gerektirmez


YÜZME VE BATMA ŞARTLARI

Çevremizi incelediğimizde bazı cisimlerin su üzerinde yüzerken bazılarının ise suya battığını görmüşsünüzdür. Örneğin; suya atıldığında dibe batan bir taş parçasına oranla kütlesi çok büyük olan sandallar su üzerinde kalabilmektedir. Büyüklükleri aynı tahta ve metal cisimlerden, tahta cisim suda yüzerken metal cisim suya batmaktadır.

Kıyı bölgelerimizde şiddetli esen rüzgârla pek çok kayığın battığım duymuşsunuzdur. Su yüzeyinde yüzen tahtadan yapılmış bir kayığı fırtınalı bir havada batıran etki sizce nedir? Cisimlerin yüzmesi ya da batması için belli kurallar var mıdır?

Ördekler suyun yüzeyinde çok rahat olarak hareket edebilirken aym su ortamında ördeklerden daha küçük olan balıkların suya batmalarının sebebi sizce ne olabilir? Taşıdıkları tonlarca yüke rağmen kocaman gemiler su yüzeyinde durabiliyorken ufak bir çivi su yüzeyinde neden duramaz? Suda neden bazı cisimler yüzerken bazıları batar? Bu olayın nedeni hafif cisimler yüzerken daha ağır olan cisimlerin batması mıdır? Sizce bu cevap doğru mudur? Günlük hayatta sıkça karşımıza çıkan bu gibi sorulara beraberce yanıtlar arayalım.

Sıvı içerisine bırakılan bir cismin sıvıda yüzmesinin ya da batmasının sebebi cismin yoğunluğu ile içine bırakıldığı sıvının yoğunluğu arasındaki ilişkiye bağlıdır. Sıvının hacim, derinlik ya da cismin ağırlığı, şekli ve kütlesinin bir cismin sıvıda yüzmesinde veya batmasmda bir etkisi yoktur. Sıvının içerisine bırakılan cismin sıvıda yüzmesinin ya da batmasımn sebebi cismin ve sıvının yoğunluğuna bağlıdır. Şimdi hep birlikte yoğunluk kavramım hatırlayalım.

Yoğunluk; birim hacmi dolduran madde miktarıdır. Önceki yıllarda herhangi bir sıvı veya düzgün şekilli olmayan bir katının yoğunluğunu hesaplamak için bu maddenin eşit kollu teraziyle ölçtüğümüz kütlesini, dereceli silindir ile belirlediğimiz hacmine böldüğümüzü hatırlayalım.

Bu yüzden yoğunluğun birimi, kütle ve hacim birimlerine bağlı olarak g/cm3, kg/m3 veya g/mL olarak elde edilir.

Madde

Yoğunluk (g/cm3)

Altm

19,30

Cıva

13,60

Kurşun

11,30

Bakır

8,90

Demir

7,80

Su

1,00

Etil alkol

0,81

Zeytinyağı

0,92

Ahşap

(0,4-1,3)

Yukarıdaki tabloda bazı maddelerin yoğunlukları verilmiştir.

Cisimler içine bırakıldıkları sıvı ve kendi yoğunluk değerlerine göre üç farklı durumda kalabilir. Bunlar,

-                          Cisim sıvıda yüzer.

-                          Cisim sıvıda askıda kalır.

-                          Cisim sıvıda batar (Tabana oturur).

  1. Yüzme Koşulu

Bazı cisimler sıvı içerisine bırakıldığında sıvı yüzeyinde yüzer. Sıvı içerisine bırakılan cisimlerin sıvı yüzeyinde yüzmesinin nedeni cismin yoğunluğunun sıvının yoğunluğundan küçük olmasıdır. Cisim, sıvı içerisinde nereye bırakılırsa bırakılsın cisim sıvının kaldırma kuvvetinin etkisiyle sıvı yüzeyine doğru harekete geçerek yükselir.

Cismin sıvıdaki yükselme hareketi cisme etki eden kaldırma kuvvetinin cismin ağırlığına eşit olmasına kadar devam eder. Cismin yükselme hareketi son bulduğunda cisim dengede olacağından cisme etki eden net kuvvet sıfırdır. Böylece öz kütlesi sıvının öz kütlesinden küçük olan bir cisim sıvıya bırakıldığında sıvının yüzeyinde kalır. Cisim dengede olduğundan cismin ağırlığı ile kaldırma kuvveti eşittir.

Cismin yoğunluğu < Sıvının yoğunluğu Cismin ağırlığı = Kaldırma kuvveti

  1. Askıda Kalma Koşulu Bazı cisimler sıvı içerisine bırakıldığında cisim sıvıya tamamen batar ve olduğu yerde kalır. Cismin sıvının içine tamamen batarak sıvı yüzeyi ile kabm tabam arasında kalmasına askıda kalma denir. Cismin sıvıda askıda kalma durumu ancak cismin yoğunluğu ile sıvının yoğunluğunun eşit olduğu durumlarda gerçekleşir.

Askıda kalan cisimlere etki eden kaldırma kuvveti ile cismin ağırlığı birbirine eşittir. Yani cisim dengededir. Cisim dengede olduğundan cisim üzerine etki eden net kuvvet sıfırdır. Sıvının öz kütlesine eşit öz kütleli bir cisim sıvıya bırakılırsa şekildeki gibi dengede kalır. Cisim dengede olduğundan cismin ağırlığı ile kaldırma kuvveti eşittir.

Cismin yoğunluğu = sıvının yoğunluğu Cismin ağırlığı = kaldırma kuvveti

c. Batma Koşulu

  1. Öz kütlesi sıvının öz kütlesinden büyük olan bir cisim sıvıya bırakılırsa, kabın tabanına oturur. Bunun sebebi cismin yoğunluğunun sıvının yoğunluğundan büyük olmasıdır. Cismin yoğunluğu sıvmm yoğunluğundan büyük olduğundan cismin ağırlı­ğı cisme uygulanan kaldırma kuvvetinden büyük olur. Böylece cisim ağırlığının etkisi ile kabm tabanına kadar batarak tabana oturur.

Cismin yoğunluğu > sıvının yoğunluğu Cismin ağırlığı > kaldırma kuvveti

Birbirine karışmayan İki sıvı içerisine bir cismi attığımızda şekilde gösterildiği gibi cisim iki sıvı arasında dengede kalabilir. Buna göre cismin öz kütlesi alttaki sıvının öz kütlesinden küçük, üstteki sıvmm öz kütlesinden büyüktür. Her sıvı, cismin kendi içinde olan kısınma kaldırma kuvveti uygular. Cismin ağırlığım iki sıvı tarafından uygulanan kaldırma kuvvetlerinin toplamı dengeler.

Yukarıdaki resimde de görüldüğü gibi bir cismin içine bırakıldığı sıvıda yüzebilmesi ya da batmasında, sıvı hacminin veya sıvı derinliğinin, cismin büyüklüğünün, şeklinin, kütlesinin ve ağırlığının bir etkisi yoktur. Yüzme ya da batma cismin yoğunluğu ile içine bırakıldığı sıvının yoğunluğu arasındaki ilişkiye bağlıdır.

Bir gemiye yapım aşamasında kâse gibi içi boş (oyuk) bir yapı verilmesinin sebebi, geminin hacmi nedeni ile yerini değiştiren su miktarını artırmaktır. Bunun sonucunda geminin yoğunluğu suyun yoğunluğundan küçük olur. Böylece gemiye etki eden kaldırma kuvveti geminin ağırlığını dengeleyeceğinden gemi yüzer. Eğer bu gemi eri­tilip blok hâline getirilirse kaldırma kuvvetinin değeri düşeceğinden blok suya batar. Aynca geminin dengede olması için ağırlık merkezinin, kaldırma kuvvetinin doğrultu­su üzerinde olması gerekir.

Gemiler su yüzeyinde bu anlatılanlar doğrultusunda hareket ederken çok yüksek basmç değerlerine dayanabilmesi için dayanıldı ve ağır olan metallerden yapılan denizaltılann hareketi ise gemilerin hareketinden biraz daha farklıdır.

Denizaltılann su yüzeyinde hareket edebilmesi için denizaltının gövdesinde bulunan ve su sarnıcı adı verilen metal bölmeler hava ile doldurularak denizaltıyı su yüzeyine doğru iten net kuvvetin değeri arttınlmış olur. Diğer bir ifade ile suyun yoğunluğuna göre ortalama yoğunluk değeri düşürülen denizaltı su yüzeyinde hareket eder.

Denizaltı su altında hareket ettirilmek istendiğinde ise bu kez yukanda anlatılan işlemlerin tersi yapılarak su sarnıçlarındaki hava boşaltılarak boşalan bölmeler su ile doldurulur. Böylece denizaltıyı su altına doğru iten çekim kuvvetinin değeri artacağından su altına inen aracın istenilen derinlikte kaldırma kuvveti ile çekim kuvveti dengesi sağlanarak su altındaki hareketi sağlanır.

Bunlann dışında suyun kaldırma kuvvetinin temel kuralları dikkate alınarak tuvaletlerin, kalorifer sistemlerinin ya da araçların benzin depolarındaki su miktarı kontrol altına alınabilmekte, birbiri içinde çözünmeyen yoğunlukları birbirinden farklı maddeler birbirinden ayırt edilebilmektedir.




Benzer İçerikler:

Yorumlar   

 
0 #1 135ffgvhh 21-02-2016 20:18
Güzel ama insanın okuyasi gelmiyor biraz baslikli yazsaydiniz düz yazı gibi sıkıcı :-? :-* :-x
Alıntı