Küçük bir taþ denize atýlýnca batýyor ama neden bir gemi batmýyor?

Gemiler ve denizaltýlar nasýl yüzer? Soruyu soran: Misafir Tarih: 2007-04-04 

Cevaplayan: Konuk Bilge Archimadas M.Ö. 287-212 yýllarýnda Yunanistan da yaþamýþtýr.Bir rivayete göre, banyosunu yaparken suyu aðzýna kadar doldurup içine girmiþ ve vücudunun suyu taþýrmasýyla çok ilgilenmiþtir.Bunun üzerine su gibi bir sývý içine konulan her þeyin yukarý doðru itildiðini ve bu itme kuvvetinin yer deðiþtiren yani taþan sývýnýn aðýrlýðýna eþit olduðunu söylemiþtir. Archimadas yüzen cisimler isimli eserinde þu prensibi ortaya koymuþtur.Bir sývýnýn veya gazýn içine batýrýlmýþ bir cisim, batan bölümünün hacmi kadar yukarýya doðru itilir.Cismi kaldýran bu kuvvet yer çekiminin aðýrlýðý da kuvvet miktarý kadar azalýr.Arþimed bu prensibinden cisimlerin hacminin hesabýnda istifade etti.Suyun yoðunluðu bir gram/cm3 olduðundan su içine daldýrýlan bir cisim hacmi kadar aðýrlýkla suyu taþýrýr.O halde taþan suyun aðýrlýðý cismin hacmini verecektir.Deniz altýlarýn çalýþmasý Arþimed prensibinin doðruluðunu deneyler gösterdi. Örneðin banyodan çýktýktan sonra kol ve bacaklarýmýzý kurþun gibi aðýr hissederiz.Bunun sebebi banyo içindeyken vücudun aðýrlýðýný hemen hemen kaybetmesi su tarafýndan  kaldýrýlmasýdýr.Her sývý yada gaz,içine konan eþyaya kaldýrma gücü uygulanýr. Bir eþya bir sývý yada gaz içine konduðu zaman iki þey olur.Eþya bir kýsým sývý yada gazýn yerini deðiþtirir ve bir kýsým aðýrlýðýný da kaybeder.Deneyler ise yer deðiþtiren sývý veya gazýn aðýrlýðýnýn eþyanýn aðýrlýk kaybýna eþit olduðunu gösterir. Bir deniz altý yer deðiþtirdiði suyun aðýrlýðýný safra tanklarý vasýtasýyla kontrol eder.Safra tanklarý boþken (su basýnçlý havayla dýþarý atýlmýþ olarak)deniz altý kendi aðýrlýðýndaki sudan fazlasýna yer deðiþtirir ve bir gemi gibi denizin üstünde yüzer.Safra tanklarý dolunca aðýrlýðý,suyun kaldýrma gücünden fazla olduðu için dolar. Yada suyun içine, iple baðladýðýmýz bir demir parçasýný sarkýtarak, demiri su içinde kolaylýkla aþaðý yukarý hareket ettirebiliriz ama sudan çýkardýðýmýz vakit demir çok daha aðýrlaþmýþ gibi gelir.Arþimed bunun nedenini açýklamýþtýr. Su gibi bir sývý içine konulan her þeyin yukarý doðru itildiðini ve bu itme kuvvetinin yer deðiþtiren yani taþan sývýnýn aðýrlýðýna eþit olduðunu söylemiþtir.

ARÞÝMED PRENSÝBÝ Tamamý veya bir kýsmý bir akýþkanýn (sývý veya gaz) içine batýrýlan cisimlere,yukarý doðru, yönlenmiþ bir kaldýrma kuvveti etki eder.Bu kuvvet, cismin akýþkana batmasýyla yer deðiþtiren akýþkanýn aðýrlýðýna eþittir. Yer deðiþtiren akýþkanýn hacmi, cismin batan kýsmýnýn hacmine eþittir.O halde hacmi (V) olan bir cisim, özgül aðýrlýðý (g) olan bir sývýya tamamen batmýþ vaziyette ise, bu cisme etki eden kaldýrma kuvveti = F=V.g olur. Kýsaca bir sývýnýn, bir cisme uyguladýðý kaldýrma kuvveti cismin taþýrdýðý, sývýnýn aðýrlýðýna eþit olduðu için cisim ; batan hacmi kadar sývý hacmi taþýracaðýndan dolayý aþaðýdaki grafik ortaya çýkar.Cisim aðýrlýðý (G) sývýnýn kaldýrma kuvvetinden büyük ise cisim batar.Bu durumda cismin özgül aðýrlýðý (g) sývýnýn özgül aðýrlýðýndan büyüktür.  G> F, g'>g Cismin aðýrlýðý, sývýnýn kaldýrma kuvvetine eþit ise,cisim sývýnýn içinde her yerde dengede özgül aðýrlýðýna eþittir. G=F , g'=g Özgül aðýrlýðý, sývýnýn özgül aðýrlýðýndan küçük olan cisimler ise bir kýsmý batmýþ vaziyette yüzerler.Batan kýsmýn hacmi (V8) ile gösterilse F = VB g olur.Yüzen cisimler denge halinde olduklarýndan F=G dir. F=G  Bir denizci olarak suyun kaldýrma kuvvetinin yer çekimi kadar yok edilemez bir güç olduðunuda eklemek isterim...

Kýsa bir cevap vermek gerekirse taþýn yoðunluðu, suyun yoðunluðundan büyük ise batar. Geminin yoðunluðu, suyun yoðunluðuna göre küçükse batmaz.

Formüllerle ifade edecek olursak, d=yoðunluk olmak üzere;
dsývý=dcisim ise cisim askýda kalýr.
dsývý>dcisim ise cisim yüzer.
dsývý Yoðunluk da cismin hacmine baðlý olmadýðý için, küçücük bir taþ bile batarken, kocaman bir geminin batmamasý bu kurala göre normaldir.