Examkin

Soru

Zorluk: KolayGazların Kaldırma Kuvveti

Hacmi VV olan helyum gazı dolu bir uçan balon, özkütlesi dhavad_{\text{hava}} olan durgun hava içerisinde serbest bırakıldığında yukarı doğru hızlanarak yükselmektedir. Yer çekimi ivmesi gg olduğuna göre, yükselmekte olan bu balona havanın uyguladığı kaldırma kuvvetinin yönü ve büyüklüğü ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

  1. A
    Düşey aşağı yönlüdür ve büyüklüğü V⋅dhava⋅gV \cdot d_{\text{hava}} \cdot g kadardır.
  2. B
    Düşey yukarı yönlüdür ve büyüklüğü V⋅dhelyum⋅gV \cdot d_{\text{helyum}} \cdot g kadardır.
  3. Düşey yukarı yönlüdür ve büyüklüğü V⋅dhava⋅gV \cdot d_{\text{hava}} \cdot g kadardır.Cevap
  4. D
    Düşey yukarı yönlüdür ve büyüklüğü balonun toplam ağırlığına eşittir.
  5. E
    Düşey aşağı yönlüdür ve büyüklüğü balonun toplam ağırlığına eşittir.

Cevap

Düşey yukarı yönlüdür ve büyüklüğü V⋅dhava⋅gV \cdot d_{\text{hava}} \cdot g kadardır.
Kaldırma kuvvetinin yönü her zaman düşey yukarı doğrudur ve büyüklüğü yer değiştiren akışkanın ağırlığına eşittir. Balonun hacmi VV, havanın özkütlesi dhavad_{\text{hava}} ve yer çekimi ivmesi gg olduğu için kaldırma kuvvetinin büyüklüğü V⋅dhava⋅gV \cdot d_{\text{hava}} \cdot g olur.

Adım Adım Çözüm

1
Kaldırma kuvvetinin büyüklüğünü veren bağıntıyı belirlemek.
Akışkanların (sıvı ve gazların) kaldırma kuvveti formülü Fk=Vbatan⋅dakıs¸kan⋅gF_k = V_{\text{batan}} \cdot d_{\text{akışkan}} \cdot g şeklindedir. Balon tamamen havanın içinde olduğundan batan hacim balonun toplam hacmi olan VV kadardır, akışkan ise hava olduğundan özkütle dhavad_{\text{hava}} alınır. Buradan kaldırma kuvvetinin büyüklüğü Fk=V⋅dhava⋅gF_k = V \cdot d_{\text{hava}} \cdot g bulunur.
Kaldırma kuvveti, cismin yer değiştirdiği akışkanın ağırlığına eşittir.
2
Kaldırma kuvvetinin yönünü tespit etmek.
Kaldırma kuvveti her zaman düşey yukarı yönlüdür.
Yer çekiminden dolayı havanın alt kısımlarındaki basınç, üst kısımlarındakinden daha büyüktür. Bu basınç farkından doğan kuvvetlerin bileşkesi olan kaldırma kuvveti yukarı yöndedir.

Anahtar Kavram

Gazların kaldırma kuvveti, cismin hacmi ile içinde bulunduğu gazın özkütlesinin ve yer çekimi ivmesinin çarpımına eşittir (Fk=V⋅dgaz⋅gF_k = V \cdot d_{\text{gaz}} \cdot g). Yönü her zaman düşey yukarı doğrudur.
Tahmini Süre:50s
Bu soruyu puanla

Konular

Gazların Kaldırma Kuvveti