İlim Rehberi

İlim & Bilgi Rehberiniz

Gazlarda Kaldırma Kuvveti

Gazlarda Kaldırma Kuvveti nedir

Gazlarda Kaldırma KuvvetiÇocuklara alınan uçan balonların neden çocukların bileklerine ya da ellerine bağlandığını düşündünüz mü? Ulaşım amaçlı kullanılan balonlar, belli ağırlıkları olmasına rağmen sizce nasıl uçabilmektedir? Yerküre bu cisimlere bir çekim kuvveti uygulamıyor mu? Sıvı maddeler için incelediğimiz kaldırma kuvveti gaz hâlinde olan maddeler için de geçerli midir? Sıvı maddelerin içinde bulunan cisimlere yer çekim kuvvetine zıt yönde bir kaldırma kuvveti uyguladığı gibi gaz hâlindeki maddeler de içlerindeki cisimlere kaldırma kuvveti uygularlar mı? Yapılan deneylerden cismin ağırlığının havalı ve havasız ortamlarda farklı olduğu görülmüştür. Havalı ortamda bulunan cismin ağırlığı havasız ortamda ölçüm sonucu bulunan değerden küçüktür. Bulunan değerler kap içindeki cismin hacmine bağlı olarak farklılık göstermektedir. Bu deneyden de anlaşılacağı üzere kap içinde hava varken cismin hacmine bağlı olarak değişen ve yerçekimi kuvveti ile zıt yönlü bir kuvvet cisme etki etmektedir. Cismin ağırlığına zıt yönde etki eden bu kuvvet havalı ortamda cisme hava tarafından etki eden kaldırma kuvvetidir. Cismin hacmi değiştikçe cisme etki eden kaldırma kuvvetinin değeri de değişmektedir.

Farklı gazlarla aynı düzeneği kullanarak deneyi tekrarladığımızda, balonun ölçülen ağırlık değerleri kap hava ile dolu iken ölçülen değerden farklı olacaktır. Benzer şekilde özdeş iki balondan birine karbon dioksit, diğerine hidrojen gazı dolduralım. Hidrojen gazı ile doldurulan balon uçarken karbon dioksitle doldurulmuş olan balonun uçmaması balonların içindeki maddelerin farklılığından dolayısı ile yoğunluk farklılığından kaynaklanmaktadır.

Bu gözlemlerden de anlaşılacağı gibi balona etki eden kaldırma kuvveti, balonun sadece hacmine değil tıpkı sıvılarda olduğu gibi ortamı oluşturan maddenin cinsine de bağlı olarak değişim gösterir.

Sıvıların cisimlere uyguladığı kaldırma kuvveti gibi havanın da cisimlere uyguladığı kaldırma kuvveti olduğunu gördük. Bu kuvvet; çekim kuvveti ile zıt yönde olup değeri, cismin hacminden dolayı yer değiştiren havanın ağırlığına eşittir. Yani Archimedes’in sıvı maddeler için ortaya koyduğu prensipler gazlarda da geçerlidir. Bu kuvvet sayesinde zeplinler, sıcak hava balonları, meteoroloji balonları gibi cisimler havada hareket edebilmektedir.

Bu araçların havada nasıl kaldıklarını beraberce inceleyelim. Akışkan bir madde olan hava ortamı içerisine konulmuş olan balon, gaz sızdırmaz ipekli veya pamuklu kumaştan ya da plastik maddelerden yapılır. Balonun havada uçabilmesi için ortalama yoğunluğunun havanın yoğunluğundan daha az olan bir madde ile doldurulması gerekir. Bu amaçla balonların uçurulmasında iki farklı metot kullanılır:

-        Balon içerisindeki hava ısıtılabilir. Isınan hava, moleküllerindeki hareket artışından dolayı daha büyük hacmi doldurmak ister. Bu yüzden balon içerisindeki moleküllerin bir kısmı dışarı çıkar ve balonla balonun sınırladığı iç bölgede oluşan sistemin ortalama yoğunluğu azalır. Böylece balona uygulanan kaldırma kuvvetinin değeri, balona uygulanan çekim kuvveti olan ağırlıktan büyük olduğu için balon yükselir.

Soğuk havanın yoğunluğu sıcak havanın yoğunluğundan büyük olduğu için aynı hacmi dolduran soğuk havanın kütlesi sıcak havanın kütlesinden büyüktür.

-        Balon içerisine havadan daha hafif olan helyum veya hidrojen gibi başka bir gaz doldurulabilir.

Her iki durumda da balon havada yükselir. Bir uçan balonun irtifasının (yerden yüksekliğinin) kontrolü, balon ve içindeki gazdan oluşan sistemin yoğunluğunun değiştirilmesi ile sağlanır. Yani sistemin yoğunluğu azaltılırsa balon irtifa kazanır, tersi yapılırsa irtifa kaybeder.

Meb Açıköğretim Kit. Fen ve teknoloji-8

 

Sponsorlu Bağlantılar

Copyright © 2014
ilimrehberi.com. Her hakkı mahfuzdur.