9. sınıf fizik müfredatında, kaldırma kuvveti ve sıvı basıncı konuları birbiriyle yakından ilişkilidir. Kaldırma kuvveti, sıvıların cisimlere uyguladığı yukarı yönlü bir kuvvet olup, sıvının içindeki basınç farkından kaynaklanır. Bu iki kavram arasındaki ilişkiyi anlamak, sıvılar içinde gerçekleşen fiziksel olayları daha iyi açıklamamıza yardımcı olur.

Kaldırma Kuvveti ile Sıvılardaki Basıncı Oluşturan Kuvvet Arasındaki İlişki

Sıvı içerisindeki bir cisme etki eden kaldırma kuvveti, cisme etki eden basınç kuvvetinin farkına eşittir. Sıvı içerisinde bulunan dik prizmanın yan yüzeylerine etki eden basınç kuvvetleri eşit büyüklükte ve zıt yönde olduğundan F₃​ ve F₄​ kuvvetleri birbirini dengeler.

Cismin ağırlığı, cisme etki eden basınç kuvvetlerinin bileşkesinin büyüklüğüne eşittir.

Cisme etki eden kaldırma kuvveti, cisme etki eden basınç kuvvetlerinin bileşkesinin büyüklüğüne eşittir.

• Şekil 1’de G ağırlığındaki türdeş cisim sıvı içerisinde dengededir. Cismin üst yüzeyine etki eden sıvı basınç kuvveti:

 

• Şekil 2’de cisme etki eden sıvı basınç kuvvetleri gösterilmiştir:
  Yan yüzeye etki eden kuvvetler:
• 
• Alt yüzeye etki eden sıvı basınç kuvveti:
• 
• Cismin ağırlığı, cisme etki eden basınç kuvvetlerinin bileşkesinin büyüklüğüne eşittir:
• Cisme etki eden kaldırma kuvveti:

• Şekil 3’te G ağırlığındaki türdeş cisim sıvı içerisinde dengededir. Cismin üst yüzeyine etki eden sıvı basınç kuvveti,
• 
• Şekil 4’te cismin yan yüzeylerine etki eden sıvı basınç kuvvetleri,
• 
• Yan yüzeylere etki eden net kuvvet,
• 
• Alt yüzeye etki eden sıvı basınç kuvveti,
• 
• Cisme etki eden basınç kuvvetlerinin bileşkesi,
• 
• Cisme etki eden kaldırma kuvveti,
• 

Özet:

Sıvılarda Basıncı Oluşturan Kuvvet

Sıvılar, içinde bulundukları kabın her noktasına ve içine batırılan cisimlerin yüzeyine basınç uygular. Sıvı basıncı, derinlik arttıkça artar ve formülü şu şekildedir:

P=h×d×g

• P: Basınç (Pascal – Pa)
• h: Sıvının derinliği (metre – m)
• d: Sıvının yoğunluğu (kg/m³)
• g: Yer çekimi ivmesi (9.8 m/s²)

Basınç, sıvının derinliği arttıkça artar. Bu nedenle, bir cismin alt kısmına uygulanan basınç, üst kısmına uygulanan basınçtan daha büyüktür.

Kaldırma Kuvveti ve Basınç Farkı

Kaldırma kuvveti, bir cismin alt ve üst yüzeylerine uygulanan basınç farkından kaynaklanır. Sıvı içinde bir cisme batırıldığında, cismin alt kısmındaki sıvı basıncı daha büyük olduğu için yukarı yönlü bir kuvvet oluşur. Bu kuvvet, cisme uygulanan kaldırma kuvvetidir.

Arşimet İlkesi: Bir sıvıya tamamen veya kısmen batırılan bir cisme uygulanan kaldırma kuvveti, cismin yer değiştirdiği sıvının ağırlığına eşittir.

İlişki Nasıl Kurulur?

1. Basınç Farkı: Cismin alt kısmına daha büyük bir basınç uygulanırken, üst kısmına daha küçük bir basınç uygulanır. Bu iki basınç arasındaki fark, cismin üzerine yukarı yönlü bir kuvvet yani kaldırma kuvveti olarak etki eder.
2. Kaldırma Kuvvetinin Büyüklüğü: Kaldırma kuvvetinin büyüklüğü, cisme uygulanan basınç farkına ve cismin batırılan hacmine bağlıdır. Sıvı içindeki cisim, ne kadar büyük bir hacme sahipse, kaldırma kuvveti de o kadar büyük olur.

Çözümlü Test Soruları

1. Bir cisme etki eden kaldırma kuvveti aşağıdakilerden hangisine eşittir?
A) Cismin ağırlığına
B) Yer değiştirdiği sıvının ağırlığına
C) Cismin hacmine
D) Sıvının yoğunluğuna

Çözüm: Arşimet prensibine göre kaldırma kuvveti, cismin yer değiştirdiği sıvının ağırlığına eşittir.
Cevap: B

2. Sıvı içindeki bir cisme etki eden basınç kuvveti için ne söylenebilir?
A) Sadece üst yüzeye etki eder
B) Tüm yüzeylere dik olarak etki eder
C) Sadece alt yüzeyde oluşur
D) Yanal yüzeylere etki etmez

Çözüm: Sıvı basıncı her noktada yüzeye dik olarak etki eder ve tüm yüzeylerde basınç kuvveti oluşur.
Cevap: B

3. Aynı sıvı içinde bulunan özdeş iki cisimden biri tamamen batmış, diğeri yüzmektedir. Hangisine etki eden kaldırma kuvveti daha büyüktür?
A) Tamamen batan cisimde
B) Yüzen cisimde
C) İkisinde de eşittir
D) Belirlenemez

Çözüm: Tamamen batan cisim daha fazla sıvı yer değiştirdiği için ona etki eden kaldırma kuvveti daha büyüktür.
Cevap: A

4. Bir cisim sıvı içinde yüzüyorsa aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
A) Cismin yoğunluğu sıvıdan büyüktür
B) Kaldırma kuvveti cismin ağırlığından küçüktür
C) Cismin yoğunluğu sıvıya eşittir
D) Kaldırma kuvveti cismin ağırlığına eşittir

Çözüm: Yüzme koşulunda kaldırma kuvveti cismin ağırlığına eşittir (Fk = G).
Cevap: D

5. Sıvı basıncı nelere bağlıdır?
I. Sıvının yoğunluğu
II. Yer çekimi ivmesi
III. Derinlik
A) Yalnız I
B) I ve II
C) I ve III
D) I, II ve III

Çözüm: Sıvı basıncı P = h·d·g formülüyle hesaplanır; derinlik (h), yoğunluk (d) ve yer çekimi (g) ile doğru orantılıdır.
Cevap: D

6. Kapalı bir kaptaki sıvıya uygulanan basınç (Pascal prensibi) nasıl iletilir?
A) Sadece aşağı doğru
B) Sadece uygulandığı noktada
C) Her yöne eşit olarak
D) Sadece sıvının üst yüzeyine

Çözüm: Pascal prensibine göre kapalı kapta uygulanan basınç her yöne eşit olarak iletilir.
Cevap: C

7. Aynı sıvı içinde farklı derinliklerdeki iki nokta arasındaki basınç farkı nelere bağlıdır?
A) Sadece sıvının yoğunluğuna
B) Sadece derinlik farkına
C) Derinlik farkı ve sıvının yoğunluğuna
D) Kabın şekline

Çözüm: ΔP = Δh·d·g olduğundan basınç farkı derinlik farkı (Δh) ve sıvı yoğunluğuna (d) bağlıdır.
Cevap: C