KALDIRMA KUVVETİ

Bir cismi hava yerine suyun içinde kaldırmak istersek suyun içinde daha küçük bir kuvvetle kaldırabildiğimizi görürüz.Aynı şekilde dinamometrenin suyun içindeki ölçtüğü değer, havadakine

göre daha azdır.Bunun sebebi, suyun cisme yukarı yönlü, ağırlığı hafifletici bir kuvvet uygulamasıdır.
Suyun kaldırma kuvvetini Archimedes isimli bilim adamı bulmuş olup, Archimedes prensibi diye de anılır.Aslında bütün sıvılar, içindeki cisimlere yukarı yönlü kuvvet uygular. Bu kuvvet daima yerden yukarı yönlü bir kuvvettir.
Kaldırma kuvveti Fk sembolü ile ifade edilir.Vektörel bir büyüklüktür.
Kaldırma Kuvveti:Sıvı içinde bulunan cisimlere sıvı tarafından yukarı yönlü uygulanan kuvvete kaldırma kuvveti denir.
Kaldırma kuvveti; cisim etrafından yeri değiştirilen sıvının ağırlığına eşittir.Birimi Newton ve dyn dir.
G:Cismin Ağırlığı
Fk:Kaldırma Kuvveti

Kaldırma kuvvetinin büyüklüğü şunlara bağlıdır:
1)Cismin batan kısmının hacmine(Vb)
2)Sıvının yoğunluğuna (ds)
3)Ortamın çekim ivmesine (g)
bağlıdır.

Kaldırma : (Cismin batan) . (Sıvının ) . (Yer çekimi)
Kuvveti hacmi yoğunluğu ivmesi
Fk = Vb . ds . g

İle ifade edilir.

SUYUN KALDIRMA KUVVETİ

İlk bilim adamlarından biri olan Archimadas M.Ö. 287-212 yıllarında Yunanistan’da yaşamıştır.Bir rivayete göre, banyosunu yaparken suyu ağzına kadar doldurup içine girmiş ve vücudunun suyu taşırmasıyla çok ilgilenmiştir.Bunun üzerine su gibi bir sıvı içine konulan her şeyin yukarı doğru itildiğini ve bu itme kuvvetinin yer değiştiren yani taşan sıvının ağırlığına eşit olduğunu söylemiştir.
Archimadas yüzen cisimler isimli eserinde şu prensibi ortaya koymuştur.Bir sıvının veya gazın içine batırılmış bir cisim, batan bölümünün hacmi kadar yukarıya doğru itilir.Cismi kaldıran bu kuvvet yer çekiminin ağırlığı da kuvvet miktarı kadar azalır.Arşimed bu prensibinden cisimlerin hacminin hesabında istifade etti.Suyun yoğunluğu bir gram/cm3 olduğundan su içine daldırılan bir cisim hacmi kadar ağırlıkla suyu taşırır.O halde taşan suyun ağırlığı cismin hacmini verecektir.Deniz altıların çalışması Arşimed prensibinin doğruluğunu deneyler gösterdi.
Örneğin banyodan çıktıktan sonra kol ve bacaklarımızı kurşun gibi ağır hissederiz.Bunun sebebi banyo içindeyken vücudun ağırlığını hemen hemen kaybetmesi su tarafından “ kaldırılması” dır.Her sıvı yada gaz,içine konan eşyaya kaldırma gücü uygulanır.
Bir eşya bir sıvı yada gaz içine konduğu zaman iki şey olur.Eşya bir kısım sıvı yada gazın yerini değiştirir ve bir kısım ağırlığını da kaybeder.Deneyler ise yer değiştiren sıvı veya gazın ağırlığının eşyanın ağırlık kaybına eşit olduğunu gösterir.
Bir deniz altı yer değiştirdiği suyun ağırlığını safra tankları vasıtasıyla kontrol eder.Safra tankları boşken (su basınçlı havayla dışarı atılmış olarak)deniz altı kendi ağırlığındaki sudan fazlasına yer değiştirir ve bir gemi gibi denizin üstünde yüzer.Safra tankları dolunca ağırlığı,suyun kaldırma gücünden fazla olduğu için dolar. 
Yada suyun içine, iple bağladığımız bir demir parçasını sarkıtarak, demiri su içinde kolaylıkla aşağı yukarı hareket ettirebiliriz ama sudan çıkardığımız vakit demir çok daha ağırlaşmış gibi gelir.Arşimed bunun nedenini açıklamıştır. Su gibi bir sıvı içine konulan her şeyin yukarı doğru itildiğini ve bu itme kuvvetinin yer değiştiren yani taşan sıvının ağırlığına eşit olduğunu söylemiştir.

http://www.youtube.com/watch?v=vFu90tqofvc

ARŞİMED PRENSİBİ

Tamamı veya bir kısmı bir akışkanın (sıvı veya gaz) içine batırılan cisimlere,yukarı doğru, yönlenmiş bir kaldırma kuvveti etki eder.Bu kuvvet, cismin akışkana batmasıyla yer değiştiren akışkanın ağırlığına eşittir.

Yer değiştiren akışkanın hacmi, cismin batan kısmının hacmine eşittir.O halde hacmi (V) olan bir cisim, özgül ağırlığı (g) olan bir sıvıya tamamen batmış vaziyette ise, bu cisme etki eden kaldırma kuvveti =
F=V.g olur.
Kısaca bir sıvının, bir cisme uyguladığı kaldırma kuvveti cismin taşırdığı, sıvının ağırlığına eşit olduğu için cisim ; batan hacmi kadar sıvı hacmi taşıracağından dolayı aşağıdaki grafik ortaya çıkar.Cisim ağırlığı (G) sıvının kaldırma kuvvetinden büyük ise cisim batar.Bu durumda cismin özgül ağırlığı (g’) sıvının özgül ağırlığından büyüktür.

ARŞİMET SUYUN KALDIRMA KUVVETİNİ NASIL BULMUŞTUR ?

 Bir rivayete göre, banyosunu yaparken suyu ağzına kadar doldurup içine girmiş ve vücudunun suyu taşırmasıyla çok ilgilenmiştir.Bunun üzerine su gibi bir sıvı içine konulan her şeyin yukarı doğru itildiğini ve bu itme kuvvetinin yer değiştiren yani taşan sıvının ağırlığına eşit olduğunu söylemiştir. Archimadas yüzen cisimler isimli eserinde şu prensibi ortaya koymuştur.Bir sıvının veya gazın içine batırılmış bir cisim, batan bölümünün hacmi kadar yukarıya doğru itilir.Cismi kaldıran bu kuvvet yer çekiminin ağırlığı da kuvvet miktarı kadar azalır.Arşimet bu prensibinden cisimlerin hacminin hesabında istifade etti.Suyun yoğunluğu bir gram/cm3 olduğundan su içine daldırılan bir cisim hacmi kadar ağırlıkla suyu taşırır.O halde taşan suyun ağırlığı cismin hacmini verecektir.Deniz altıların çalışması Arşimet prensibinin doğruluğunu deneyler gösterdi. Örneğin banyodan çıktıktan sonra kol ve bacaklarımızı kurşun gibi ağır hissederiz.Bunun sebebi banyo içindeyken vücudun ağırlığını hemen hemen kaybetmesi su tarafından “ kaldırılması” dır.Her sıvı yada gaz,içine konan eşyaya kaldırma gücü uygulanır. Bir eşya bir sıvı yada gaz içine konduğu zaman iki şey olur.Eşya bir kısım sıvı yada gazın yerini değiştirir ve bir kısım ağırlığını da kaybeder.Deneyler ise yer değiştiren sıvı veya gazın ağırlığının eşyanın ağırlık kaybına eşit olduğunu gösterir. Bir deniz altı yer değiştirdiği suyun ağırlığını safra tankları vasıtasıyla kontrol eder.Safra tankları boşken (su basınçlı havayla dışarı atılmış olarak)deniz altı kendi ağırlığındaki sudan fazlasına yer değiştirir ve bir gemi gibi denizin üstünde yüzer.Safra tankları dolunca ağırlığı,suyun kaldırma gücünden fazla olduğu için dolar. Yada suyun içine, iple bağladığımız bir demir parçasını sarkıtarak, demiri su içinde kolaylıkla aşağı yukarı hareket ettirebiliriz ama sudan çıkardığımız vakit demir çok daha ağırlaşmış gibi gelir.Arşimet bunun nedenini açıklamıştır. Su gibi bir sıvı içine konulan her şeyin yukarı doğru itildiğini ve bu itme kuvvetinin yer değiştiren yani taşan sıvının ağırlığına eşit olduğunu söylemiştir
Arşimet, hamamda bilimsel başka bir problemi düşünürken,tasın su üzerinde batmadan durduğunu gözlemlemiş ve kavrayış yoluyla suyun kaldırma kuvvetini keşfetmiştir.Düşündüğü problem zamanın kralı 2. Hieron un tacının saf altından mı ,yoksa içine gümüş karıştırılmış bir alaşımdan mı yapıldığı sorusu idi Bunu anlamak içinde saf altın ve tacı ayrı ayrı su dolu kaplara bırakmıştır ve cisimlerin taşırdıkları sıvının hacminin ya da miktarının aynı olup olmadığını ölçmüştür.Sonuçta hem suyun kaldırma kuvvetini keşfetmiş hem de cisimlerin yoğunluklarının farklılığını ortaya koymuştur.Bu problemin çözümünün kaynağı hamamda ki tasın su üzerinde batmaması idi.

GEMİLER

GEMİ : Açık sularda seyredilebilecek biçimde yapılmış büyük teknelerin ortak adıdır
Tarihçesi;İnsanlar önce,tomrukları birleştirerek yaptıkları sallarla su üzerinde yol almayı öğrendiler.Daha sonra ağaç gövdelerini oyarak ilk kayıkları yapmaya ve kısa kürekler kullanmaya başladılar.Çok sonraları rüzgarın yardımıyla seyreden yelkenli tekneler ortaya çıktı. 
Teknelerin biçim özelliklerini tanımlamakta çeşitli katsayılardan yararlanılır.Bunlardan en yaygını olanı, geminin gerçek deplasmanının (geminin karinasıyla yer değiştiren su miktarı), teknenin boyunda genişliğinde ve derinliğindeki bir dikdörtgen prizmanın deplasmanına oranı olan tekne narinlik kat sayısıdır.(blok emsali)Orta kesit narinlik kat sayısı ise, gemi ortasından bölündüğünde elde edilen orta kesit alanının bunun çevresinde çizilen dikdörtgenin alanına oranıdır.Prizmatik kat sayı teknenin gerçek deplasmanının boyu teknenin boyunda ve en kesiti teknenin su hattı altında kalan bölümünün orta kesit alanına eşit bir prizmanın deplasmanına oranıdır.Geminin su hattı teknenin suya değdiği çizgidir.Su hattı narinlik kat sayısı da teknenin gerçek su hattı alanının bu alanın içine tam olarak teğet olan dikdörtgenin alanına oranıdır.
Bir akışkan üzerinde serbestçe yüzen bir cismin ağırlığı, kaldırma (sephiye) kuvvetine eşittir ve buda taşırdığı suyun ağırlığı kadardır.Bir geminin su altı bölümünün geometrik merkezine yada bu bölüm ile yer değiştiren su kütlesinin ağırlık merkezine KALDIRMA MERKEZİ denir. Geminin dengede olması için ağırlık merkezinin kaldırma merkezi ile aynı düşey çizgi üzerinde bulunması gerekir. Ayrıca geminin ağırlık merkezi,gemi enine yattığında ağırlık ve kaldırma kuvvetlerinin tekneyi denge durumuna getirecek biçimde etkimelerini sağlayacak bir konumda olmalıdır.Öte yandan teknenin kaldırma merkezinden geçen düşey çizgi ile teknenin suya daldırılması durumunda oluşan yeni kaldırma merkezinden geçen ikinci bir düşey çizginin kesişim noktasına DENK MERKEZİ denir. Gemi yan yattığında denk merkezi ağırlık merkezinin üzerindeyse kaldırma kuvveti geminin eski denge konumuna gelmesini sağlar. Denk merkezi ile ağırlık merkezi arasındaki uzaklık ne kadar büyükse, geminin dengesi o kadar iyi olur.,
Gemi tasarımlarında dikkate alınan en önemli unsurlardan biri de teknenin suda her üç koordinat doğrultusunda yapabileceği hareketlere karşı dayanıklı olması ve seyir gücünü korumasıdır.Bu nedenle, dalgaların yada rüzgarın yol açacağı saptamalar en aza indirilmeye çalışılır. Bu amaçla yalpa omurgalardan, denge tanklarından, cayraskopla yönetilen salma omurgalardan yararlanılır.
Gemilerde istenmeyen bir başka hareket türü de titreşimdir. Titreşime yol açan başlıca etmenler ana makinedeki, yardımcı makinelerdeki ve pervanelerdeki dengelenmemiş kuvvet ve kuvvet çiftleri(yada momentler), geminin dümen suyunda pervanenin yol açtığı kuvvetler ve momentler ile deniz dalgalarının çarpma etkisidir.
Bir gemi harekete geçtiğinde tekne yüzeyi ile su kütlesi arasında bir sürtünme oluşur. Geminin hareketi ayrıca tekne yüzeyi ve sürtündüğü sıvı arasında bir basınca neden olur.Dalgalar bu iki kuvvetten doğar. Bu kuvvetlerin tasarımlanan gemi, üzerindeki etkileri gemi maketleri ile havuzlarda gerçekleştirilen deneylerle ölçülür.

RESİMLERLE ANLATIM