|
Gazların Kaldırma Kuvveti
Gazlarda, sıvılar gibi cisimlere kaldırma kuvveti uygular. Bu kaldırma kuvvetinin değeri sıvılarda olduğu gibi cisim tarafından yeri değiştirilen havanın ağırlığına eşittir. Havanın kaldırma kuvveti Fkaldırma = Vcisim . dhava . g
bağıntısından hesaplanır. Bu bağıntıya göre, hacmi büyük olan cisimlere hava tarafından uygulanan kaldırma kuvveti de büyük olur. Bir cismin ağırlığı, havanın kaldırma kuvvetinden büyük ise, cisim yere doğru düşer. GC > FK
Bir cismin ağırlığı, havanın kaldırma kuvvetine eşit ise, cisim havada askıda kalır. GC = FK
Bir cismin ağırlığı havanın kaldırma kuvvetinden küçük ise, cisim yükselir. GC < FK
Şekil - I de hava ortamında eşit kollu terazinin kollarına asılarak hacimleri farklı cisimler dengeleniyor. Hava boşaltıldığında terazi Şekil - II deki durumu alıyor. Çünkü hava ortamında, hacmi büyük olan cisme daha fazla kaldırma kuvveti uygulanır. Hava dışarı alındığında bu kuvvet ortadan kalktığı için hacmi büyük olan cisim aşağı iner. Eğer havasız ortamda aynı terazi dengelendikten sonra hava ortamına çıkarılsaydı, bu durumda da hacmi büyük olan cisim yukarı kalkardı. Gazlar da Cisimlere Kaldırma Kuvveti Uygular mı? (Konu Anlatımı)
|
 Normal bir ortamda bir tenis topunun ağırlığını dinamometre ile ölçelim. Daha sonra bu sistemi şekildeki gibi ortamdaki havayı pompa ile alabileceğimiz vakumlu bir sisteme koyup içerideki havayı alalım. Dinamometrede, havayı aldıktan sonra gözlemlediğimiz değer daha da artacaktır. Çünkü ortamdan havayı kaldırarak havanın topa uygulamış olduğu kaldırma kuvvetini de kaldırdık. Buda sonraki değerin artmasına sebep oldu.
Eğer havanın kaldırma kuvveti cismin ağırlığından büyük ise o cisim uçar. Uçan balonlar ve zeplinler bu mantık ile havada uçar veya yükselir.
 Şekil – I de hava ortamında eşit kollu terazinin kollarına asılarak hacimleri farklı cisimler dengeleniyor. Hava boşaltıldığında terazi Şekil – II deki durumu alıyor. Çünkü hava ortamında, hacmi büyük olan cisme daha fazla kaldırma kuvveti uygulanır. Hava dışarı alındığında bu kuvvet ortadan kalktığı için hacmi büyük olan cisim aşağı iner.
Eğer havasız ortamda aynı terazi dengelendikten sonra hava ortamına çıkarılsaydı, bu durumda da hacmi büyük olan cisim yukarı kalkardı. Cisim ne kadar büyürse ona etki eden havanın kaldırma kuvveti fazlalaşır. Bu yüzden 0,1 m3 cisme yaklaşık 1 N' luk kaldırma kuvveti etki ederken 0,5 m3' lük cisme yaklaşık 5 N' luk kaldırma kuvveti etki eder.
 Balon, hava akışkanlar içerisine konulmuş bir cisimdir. Gaz sızdırmaz ipekli veya pamuklu kumaştan ya da plastik maddelerden yapılan balonun havada uçabilmesi için ortalama yoğunluğunun havanın yoğunluğundan az olması gerekir.
Bunun için:
. Balon içerisindeki hava ısıtılabilir. . 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 yükselir , tersi yapılırsa irtifa kaybeder yere yaklaşır. Bir cismin kendinden daha yoğun cisimler içinde yüzer veya uçar.
Atmosferde yukarılara doğru çıktıkça gazların (atmosferin) yoğunluğu azalır. Bu sebeple balonların uzaya kadar çıkmaları çok zordur. Bir yükseklikten sonra balonun atmosferden az olan yoğunluğu belli bir yükseklikten sonra eşitlenebilir. Yalnız şunu da unutmamak gerekir. Yukarılara doğru çıktıkça yoğunlukla beraber atmosferin basıncıda azalır.
|