Sorunun Çözümü
Cisim su içinde yüzdüğü için, cisme etki eden kaldırma kuvveti ($F_K$) cismin ağırlığına ($G_{cisim}$) eşittir.
- Cismin ağırlığı: $G_{cisim} = m_{cisim} \cdot g$
- Kaldırma kuvveti: $F_K = V_b \cdot \rho_{sıvı} \cdot g$
Denge durumunda:
$F_K = G_{cisim}$
$V_b \cdot \rho_{sıvı} \cdot g = m_{cisim} \cdot g$
Bu denklemden yer çekimi ivmesi ($g$) sadeleşir:
$V_b \cdot \rho_{sıvı} = m_{cisim}$
Buradan batan hacim ($V_b$) için ifadeyi çekebiliriz:
$V_b = \frac{m_{cisim}}{\rho_{sıvı}}$
Şimdi sorudaki değişiklikleri inceleyelim:
- Yer çekimi ivmesi ($g$) aynı kalıyor: Bu, cismin ağırlığının ($G_{cisim} = m_{cisim} \cdot g$) değişmediği anlamına gelir.
- Atmosfer basıncı ($P_{atm}$) daha küçük oluyor: Atmosfer basıncı, suyun yoğunluğunu ($\rho_{sıvı}$) veya cismin kütlesini ($m_{cisim}$) etkilemez. Ayrıca, kaldırma kuvveti ve batan hacim formüllerinde doğrudan yer almaz.
Bu bilgilere göre:
- Batan hacim ($V_b$): $V_b = \frac{m_{cisim}}{\rho_{sıvı}}$ formülüne göre, cismin kütlesi ($m_{cisim}$) ve suyun yoğunluğu ($\rho_{sıvı}$) değişmediği için $V_b$ değişmez.
- Kaldırma kuvveti ($F_K$): Cisim yüzmeye devam ettiği için kaldırma kuvveti cismin ağırlığına eşit kalır ($F_K = G_{cisim}$). Cismin kütlesi ($m_{cisim}$) ve yer çekimi ivmesi ($g$) değişmediği için cismin ağırlığı da değişmez. Dolayısıyla, $F_K$ değişmez.
Sonuç olarak, hem batan hacim ($V_b$) hem de kaldırma kuvveti ($F_K$) değişmez.
Cevap B seçeneğidir.