Kaldırma kuvveti – sorunlar ve çözümler

Kaldırma kuvveti – sorunlar ve çözümler

1. Uzunluğu 2.5 m, genişliği 0.5 m ve yüksekliği 0.4 m olan bir tahta blok. Suyun yoğunluğu 1000 kg/ ^m³'tür . Blok suya yerleştirilirse, kaldırma kuvveti nedir ? Yerçekimi ivmesi 10 N/kg'dır.

Bilinenler:

Bloğun hacmi (V) = uzunluk x genişlik x yükseklik = 2.5 x 0.5 x 0.4 = 0.5 ^m³

Suyun yoğunluğu (ρ) = 1000 kg/ ^m³

Yerçekimi ivmesi (g) = 10 N/kg

Aranan: Kaldırma kuvvetinin büyüklüğü

Çözüm :

Kaldırma kuvvetinin formülü:

F = ρ g V

F = kaldırma kuvveti , ρ = suyun yoğunluğu , g = yerçekimi ivmesi , V = hacim

F = (1000)(10)(0.5) = (1000)(5) = 5000 Newton

2. Bir cismin havadaki ağırlığı 100 N'dur. Cisim bir sıvıya konuluyor. Sıvının hacmi 1.5 m³ artıyor ^. Sıvının özgül ağırlığı 10 N/m³ ise ^, cismin sıvı içindeki ağırlığı nedir?

Bilinenler:

Cismin havadaki ağırlığı (w) = 100 Newton

Sıvı hacmindeki artış = cismin sıvı içindeki hacmi (V) = 1.5 ^m³

Sıvının özgül ağırlığı = 10 N/ ^m³

Aranıyor: Nesnenin ağırlığı kadar sıvı

Çözüm :

Cismin sıvıdaki ağırlığı = cismin havadaki ağırlığı – kaldırma kuvveti

Cismin sıvı içindeki ağırlığı = 100 Newton – kaldırma kuvveti

Kaldırma kuvvetinin formülü:

F _A = ​​​​ρ g V

F _A = ​​kaldırma kuvveti = suyun içindeki cisme sıvılar tarafından uygulanan kuvvet

ρ = sıvının yoğunluğu

g = yerçekimi ivmesi

V = cismin sıvı içindeki hacmi

Özgül ağırlık:

Sıvının özgül ağırlığı = 10 N/ ^m³

w / V = ​​​​10 N/m ³

mg / V = ​​​​10 N/m ³

m (10) / V = ​​​​10 N/m ³

m / V = ​​​​1 kg/m ³

ρ = 1 kg/ ^m³

Sıvının yoğunluğu 1 kg/m³'tür^.

Kaldırma kuvvetinin büyüklüğü :

FA ₌ ρ gV = (1 kg/m³ ⁾ (10 m/s² ⁾ (1.5 m³ ⁾ = 15 kg m/s² ⁼ 15 Newton

Cismin sıvıdaki ağırlığı:

Cismin sıvı içindeki ağırlığı = 100 Newton – 15 Newton

Cismin sıvı içindeki ağırlığı = 85 Newton

3. Denizde seyreden bir gemi geniş ve derin bir nehre giriyor. Deniz suyunun yoğunluğu 1100 kg/m³ , ^nehir suyunun yoğunluğu ise ¹⁰⁰⁰ kg/ m³'tür . Cismin deniz suyunda ve nehir suyunda kapladığı hacmin karşılaştırmasını belirleyiniz.

A. 11 : 10

B. 10 : 11

C. 121 : 100

D. 1 : 1

Bilinenler:

Deniz suyunun yoğunluğu (ρ ₁ ) = 1100 kg/m ³

Nehir suyunun yoğunluğu (ρ ₂ ) = 1000 kg/m ³

İstenen: Bir cismin deniz suyunda ve nehir suyunda hacminin karşılaştırılması.

Çözüm :

Eğer cisim yüzüyorsa , kaldırma kuvveti (F _B ) = ağırlık (w):

Arşimet prensibi, bir cismin sıvı (su) içindeki kaldırma kuvvetinin, cismin yer değiştirdiği sıvının (suyun) ağırlığına eşit olduğunu belirtir. Cismin sıvı (su) içindeki hacmi, yer değiştirdiği sıvının (suyun) hacmine eşittir.

Nesnenin deniz suyundaki ve sudaki hacminin karşılaştırılması nehir suyu:

Doğru cevap B'dir.

4. Kütlesi 193 gram olan altın, 8000 dyn'lik yukarı doğru bir kuvvete maruz kalan gazyağı içinde bulunmaktadır. Yerçekimi ivmesi 10 m/s² ^ve gazyağının yoğunluğu 0.8 gr/cm³ ^ise , altının yoğunluğunu belirleyiniz.

A. 1.93 gr/ ^cm³

B. 8.65 gr/ ^cm³

C. 19.3 gr/ ^cm³

Yoğunluk: 193 gr/ ^cm³

Bilinenler:

Altının kütlesi (m _altın ) = 193 gram = 0.193 kg

Yerçekimi ivmesi (g) = 10 m/ ^s²

Kaldırma kuvveti (FA ₎ = 8000 dyne = 8 x 10³ ^dyne = (8 x 10³ ⁾ ( ^10⁻⁵ N) = 8 x ^10⁻² N = 0.08 Newton

Gazyağının yoğunluğu (ρ) = 0.8 gr/cm³ ⁼ 800 kg/ ^m³

Aranıyor: Altının yoğunluğu

Çözüm :

Havada hissedilen altının ağırlığı:

w = mg = ρ _b V g —– Denklem 1

V, gazyağı içindeki altının hacmidir.

Kaldırma kuvveti (F _B ), altının havadaki ağırlığı (w) eksi altının gazyağındaki ağırlığına (w') eşittir:

w – w' = F _A

w – w' = ρ _f V g —– Denklem 2

V, gazyağında bulunan altının hacmidir.

Yukarıdaki denklemlerin her ikisi de aşağıda tekrar yazılabilir:

Doğru cevap C'dir.

1. Kaldırma kuvvetinin temel prensibi nedir?
   • CevapKaldırma kuvvetinin temel prensibi Arşimet Prensibi'dir. Bu prensibe göre, bir sıvıya batırılan bir cisim, cismin yer değiştirdiği sıvının ağırlığına eşit büyüklükte, yukarı doğru bir kuvvet olan kaldırma kuvvetine maruz kalır.
2. Bir cisim suya batırıldığında neden daha hafif hissedilir?
   • CevapBir cisim suya batırıldığında, belirli bir hacimdeki suyu yer değiştirir. Yer değiştiren bu suyun ağırlığı, cisme yukarı doğru bir kaldırma kuvveti uygular; bu kuvvet, cismin ağırlığının bir kısmını dengeleyerek cismin daha hafif hissedilmesine neden olur.
3. Bir cisim su üzerinde yüzüyorsa, cismin ağırlığı ile üzerine etki eden kaldırma kuvveti arasındaki oran nedir?
   • CevapBir cisim yüzüyorsa, üzerine etki eden kaldırma kuvveti cismin ağırlığına eşittir. Bu nedenle cisim batmadan veya yükselmeden denge halinde kalır.
4. Havada bulunan cisimlere kaldırma kuvveti etki eder mi?
   • CevapEvet, kaldırma kuvveti hava da dahil olmak üzere her türlü sıvıda cisimlere etki eder. Ancak hava, su gibi sıvılardan çok daha az yoğun olduğu için, havadaki kaldırma kuvveti çok daha küçüktür ve günlük nesneler için genellikle ihmal edilebilir düzeydedir.
5. Bazı cisimler suda batarken diğerleri neden yüzer?
   • CevapBir cismin batması veya yüzmesi, ağırlığı ile kaldırma kuvveti arasındaki ilişkiye bağlıdır. Kaldırma kuvveti (yer değiştiren sıvıdan kaynaklanan) cismin ağırlığından büyükse, cisim yüzer. Ağırlık daha büyükse, cisim batar.
6. Aynı hacim ve malzemeden yapılmış içi boş bir metal top ve dolu bir metal topu suya batırırsanız, hangisi daha büyük bir kaldırma kuvvetine maruz kalır?
   • CevapKaldırma kuvveti, cismin kütlesine değil, yer değiştiren sıvının hacmine bağlıdır. Her iki top da aynı hacimde suyu yer değiştirdiğinden, aynı kaldırma kuvvetine maruz kalırlar.
7. Suya göre çok daha yoğun olan çelikten yapılmış gemiler neden yüzer?
   • CevapGemiler, içlerinde geniş boşluklar olacak şekilde tasarlanmıştır; bu da genel ortalama yoğunluklarının sudan daha düşük olduğu anlamına gelir. Geminin yer değiştirdiği su, geminin ağırlığını destekleyebilecek bir kaldırma kuvveti uygulayarak geminin yüzmesini sağlar.
8. Su üzerinde yüzen bir topu daha derine itip sonra serbest bırakırsanız ne olur?
   • CevapSuya batırılmış yüzen bir topu daha derine iterseniz, yer değiştirdiği su hacmini artırırsınız, bu da kaldırma kuvvetini artırır. Topu serbest bıraktığınızda, artan kaldırma kuvveti onu denge konumuna dönene kadar yukarı doğru itecektir.
9. Su altında bulunan bir cismi tatlı sudan tuzlu suya taşırsanız, cismin kaldırma kuvvetine ne olur?
   • CevapTuzlu su, tatlı sudan daha yoğundur. Bu nedenle, aynı hacim yer değiştirdiğinde, tuzlu sudaki kaldırma kuvveti tatlı sudakinden daha büyük olacaktır. Dolayısıyla, bir cisim tuzlu suda tatlı suya göre daha yükseğe yüzebilir.
10. Bir cismin suda yüzerken bir yönde (örneğin dikey) sabit, diğer yönde (örneğin yatay) ise dengesiz olması mümkün müdür?

• CevapEvet, yüzen bir cismin dengesi, ağırlığının kaldırma kuvvetine göre dağılımına bağlıdır. Ağırlık merkezi, kaldırma merkezinin tam üzerinde ise cisim dengeli olacaktır. Ancak, yönelimi değiştirirseniz, merkezler arasındaki ilişki değişebilir ve bu da o belirli yönelimde dengesizliğe yol açabilir.