Kaldırma Kuvveti Nasıl Bulunur? Örnek Sorular ve Çözümler

Kaldırma Kuvveti nedir, nelere bağlıdır ve nasıl bulunur? Kaldırma Kuvvetinin hesaplanması, formülü, örnek soru ve çözümler

Kaldırma Kuvveti Nasıl Bulunur?

Sıvılar batırılmış veya yüzen nesneler üzerinde bir kuvvet uygular. Bu kuvvet, bu nesne tarafından yer değiştirilen sıvının ağırlığına eşittir. Bu aynı zamanda Archimedes’in ilkesi olarak da bilinir. Kaldırma kuvvetinin birimi (diğer kuvvetler gibi) Newton’dur (N).

Kaldırma kuvveti = (yoğunluk)x(yerçekimi ivmesi)x(sıvı hacmi) = (yoğunluk)x(yerçekimi ivmesi)x(sıvı yüksekliği)x(nesnenin yüzey alanı)
$\displaystyle {{F}_{k}}=\rho gV=\rho ghA$
$\displaystyle {{F}_{k}}$ = nesneye etki eden bir sıvının yüzme kuvveti (N)
ρ = sıvının yoğunluğu (kg / m³)
g = yerçekimi ivmesi (9.80 m / s²)
V = yer değiştiren sıvının hacmi (m³ veya litre, burada 1 m³ = 1000 L)
h = kayan bir nesne tarafından yer değiştirilen suyun yüksekliği (m)
A = Yüzer nesnenin yüzey alanı (m²)

Örnekler:

1) Su dolu bir küvetin içine altın bir taç yerleştirilir. Tacın yer değiştirdiği suyun hacmi 1.50 litre olarak ölçülmüştür. Suyun yoğunluğu 1000 kg / m³ veya 1.000 kg / L’dir. Tacın üzerine etki eden kaldırma kuvveti nedir?

Cevap:

Kaldırma kuvveti formülü kullanılarak bulunabilir. İlk olarak, hacim için kullanılan birimlerin aynı olduğundan emin olun. 1 m³ = 1000 L, o zaman 1.50 L = 0.00150 m³.
Kaldırma kuvveti:
$\displaystyle {{F}_{k}}=\rho gV=\rho ghA$
$\displaystyle {{F}_{k}}=\left( 1000kg/{{m}^{3}} \right)\left( 9,8m/{{s}^{2}} \right)\left( 0,00150{{m}^{3}} \right)=14,7kgm/{{s}^{2}}=14,7N$
Altın taç üzerine etki eden kaldırma kuvveti 14.7 N’dir.

2) Boş bir kano bir gölette yüzüyor. Kano alt yüzey alanı 2.70 m2’dir. İçinde hiçbir şey bulunmayan bu kano, sadece 2.00 cm (0.0020 m) suyun içine batıyor. Daha sonra, kanonun içine yük konuluyor. Kano tamamen yüklendikten sonra, 30.0 cm (0.300 m) kadar suyun yerini alıyor. Kano boşken ve tamamen yüklüyken suyun uyguladığı kaldırma kuvvetleri arasındaki fark nedir?

Cevap:

Kaldırma kuvvetleri arasındaki fark, yükleme kuvveti yüklemeden önce ve sonra kayma kuvvetleri ile çözülerek bulunabilir. Suyun yoğunluğu 1000 kg / m³ veya 1.000 kg / L’dir. İlk olarak, boş kano için kaldırma kuvveti:
$\displaystyle {{F}_{k,bos}}=\rho g{{h}_{bos}}A$
$\displaystyle {{F}_{k,bos}}=\left( 1000kg/{{m}^{3}} \right)\left( 9,8m/{{s}^{2}} \right)\left( 0,0020m \right)\left( 2,7{{m}^{2}} \right)=52,92kgm/{{s}^{2}}=52,92N$
Şimdi yüklü kano için kaldırma kuvvetini bulalım.
$\displaystyle {{F}_{k,dolu}}=\rho g{{h}_{dolu}}A$
$\displaystyle {{F}_{k,dolu}}=(1000kg/{{m}^{3}})\left( 9,8m/{{s}^{2}} \right)\left( 0,3m \right)\left( 2,7{{m}^{2}} \right)=7938kgm/{{s}^{2}}=7938N$

Şimdi, bu değerler arasındaki farkı bulalım (“Δ” sembolü “değişim” anlamına gelir):
ΔF = Fk, yüklü – Fk, boş
ΔF = 7938N-52.92N
ΔF = 7885.08 N
ΔF ≈ 7885 N