📄 9. Sınıf Fizik: Kaldırma Kuvveti Konu Anlatımı Çalışma Kağıdı

💡 Çözüm Adımları:

Arşimet Prensibi'ne göre, bir sıvıya tamamen veya kısmen batırılan bir cisme, yerini değiştirdiği sıvının ağırlığına eşit büyüklükte ve yukarı yönlü bir kaldırma kuvveti etki eder. Bu prensibin matematiksel ifadesi \(F_K = V_{batan} \times d_{sıvı} \times g\) şeklindedir. Burada \(F_K\) kaldırma kuvvetini, \(V_{batan}\) cismin batan hacmini, \(d_{sıvı}\) sıvının yoğunluğunu ve \(g\) yer çekimi ivmesini temsil eder. Örneğin, bir geminin denizde yüzmesi Arşimet Prensibi sayesinde gerçekleşir. Geminin batan kısmının yerini değiştirdiği suyun ağırlığı, geminin toplam ağırlığına eşit olduğu için gemi suyun üzerinde kalabilir.

💡 Çözüm Adımları:

Bir cismin bir sıvı içerisindeki durumu, cismin yoğunluğu ile sıvının yoğunluğunun karşılaştırılmasıyla belirlenir:
1. **Yüzme Durumu:** Cismin yoğunluğu \((d_{cisim})\) sıvının yoğunluğundan \((d_{sıvı})\) küçükse \((d_{cisim} < d_{sıvı})\), cisim sıvıda yüzer. Bu durumda cismin bir kısmı sıvının dışında kalır ve cisme etki eden kaldırma kuvveti, cismin ağırlığına eşittir \((F_K = G_{cisim})\).
2. **Askıda Kalma Durumu:** Cismin yoğunluğu \((d_{cisim})\) sıvının yoğunluğuna \((d_{sıvı})\) eşitse \((d_{cisim} = d_{sıvı})\), cisim sıvının içinde herhangi bir seviyede askıda kalır. Cismin tamamı sıvının içindedir ancak dibe batmaz veya yüzeye çıkmaz. Bu durumda da cisme etki eden kaldırma kuvveti, cismin ağırlığına eşittir \((F_K = G_{cisim})\).
3. **Batma Durumu:** Cismin yoğunluğu \((d_{cisim})\) sıvının yoğunluğundan \((d_{sıvı})\) büyükse \((d_{cisim} > d_{sıvı})\), cisim sıvının dibine batar. Cismin tamamı sıvının içindedir ve kabın tabanına çöker. Bu durumda cisme etki eden kaldırma kuvveti, cismin ağırlığından küçüktür \((F_K < G_{cisim})\).

💡 Çözüm Adımları:

Cisme etki eden kaldırma kuvvetini hesaplamak için \(F_K = V_{batan} \times d_{sıvı} \times g\) formülünü kullanmalıyız. Öncelikle verilen birimleri standart SI birimlerine dönüştürelim:

* Cismin hacmi \(V = 50 \,\text{cm}^3\). \(1 \,\text{cm}^3 = 10^{-6} \,\text{m}^3\) olduğundan,
\(V = 50 \times 10^{-6} \,\text{m}^3\).
* Sıvının yoğunluğu \(d_{sıvı} = 1.2 \,\text{g/cm}^3\). \(1 \,\text{g/cm}^3 = 1000 \,\text{kg/m}^3\) olduğundan,
\(d_{sıvı} = 1.2 \times 1000 \,\text{kg/m}^3 = 1200 \,\text{kg/m}^3\).
* Yer çekimi ivmesi \(g = 10 \,\text{m/s}^2\).

Cisim sıvıya tamamen batırıldığı için batan hacmi, cismin kendi hacmine eşittir: \(V_{batan} = V = 50 \times 10^{-6} \,\text{m}^3\).

Şimdi değerleri formülde yerine koyalım:
\(F_K = (50 \times 10^{-6} \,\text{m}^3) \times (1200 \,\text{kg/m}^3) \times (10 \,\text{m/s}^2)\\
F_K = 50 \times 1200 \times 10 \times 10^{-6} \,\text{N}\\
F_K = 600000 \times 10^{-6} \,\text{N}\\
F_K = 0.6 \,\text{N}\)

Cisme etki eden kaldırma kuvveti \(0.6 \,\text{N}\)'dur.