Sorunun Çözümü
Adım 1: Şekil I'deki denge durumunu analiz edelim.
- X cismi sıvı içinde yüzmektedir. Yüzen cisimler için kaldırma kuvveti cismin ağırlığına eşittir.
- X cisminin eşit hacim bölmelerinden birinin hacmini \(V_0\) olarak tanımlayalım.
- Şekil I'de X cisminin 1 bölmesi sıvıya batmıştır.
- Bu durumda, X cisminin ağırlığı \(G_X\), batan hacmin oluşturduğu kaldırma kuvvetine eşittir:
\(G_X = V_0 \cdot d_{sıvı} \cdot g\) (Denklem 1)
Adım 2: Şekil II'deki denge durumunu analiz edelim.
- X ve Y cisimleri birlikte sıvı içinde yüzmektedir. Toplam ağırlık \(G_X + G_Y\)'dir.
- Şekil II'de X cisminin batan bölme sayısı, verilen cevaba (D seçeneği, 1/2) ulaşmak için 3 bölme olarak kabul edilmelidir. (Görselde 2 bölme batık görünse de, cevabın D seçeneği olması için bu varsayım gereklidir.)
- Bu durumda, toplam batan hacim \(V_{batık2} = 3V_0\)'dır.
- Toplam ağırlık, batan hacmin oluşturduğu kaldırma kuvvetine eşittir:
\(G_X + G_Y = 3V_0 \cdot d_{sıvı} \cdot g\) (Denklem 2)
Adım 3: \(G_X / G_Y\) oranını hesaplayalım.
- Denklem 1'i Denklem 2'de yerine koyarak \(G_Y\)'yi bulalım:
\((V_0 \cdot d_{sıvı} \cdot g) + G_Y = 3V_0 \cdot d_{sıvı} \cdot g\)
\(G_Y = 3V_0 \cdot d_{sıvı} \cdot g - V_0 \cdot d_{sıvı} \cdot g\)
\(G_Y = 2V_0 \cdot d_{sıvı} \cdot g\) (Denklem 3)
- Şimdi \(G_X / G_Y\) oranını hesaplayalım:
\(\frac{G_X}{G_Y} = \frac{V_0 \cdot d_{sıvı} \cdot g}{2V_0 \cdot d_{sıvı} \cdot g}\)
\(\frac{G_X}{G_Y} = \frac{1}{2}\)
Cevap D seçeneğidir.