9. Sınıf Fizik · Ünite 3
Arşimet ve Altın Tacın Sırrı: Kaldırma Kuvveti
Arşimet'in ünlü Altın Taç hikayesinden yola çıkarak, sıvıların kaldırma kuvvetini ve bu kuvvetin bağlı olduğu değişkenleri keşfediyoruz.
Kazanım FİZ.9.3.5 · 40 dk okuma
Kralın Altın Tacı ve Küvetteki Sır
Antik çağlarda, Kral Hiero kendine saf altından bir taç yaptırır. Ancak tacı yapan ustanın altının bir kısmını çalıp yerine daha ucuz olan gümüşü karıştırdığından şüphelenir. Tacı bozmadan bu hileyi kanıtlaması için dönemin en zeki bilim insanı Arşimet'e başvurur. Arşimet günlerce düşünür ancak bir çözüm bulamaz. Ta ki bir gün yıkanmak için küvete girene kadar...
Su dolu küvete girdiğinde suyun taştığını ve vücudunun hafiflediğini fark eden Arşimet, heyecanla sokağa fırlayarak tarihe geçen o kelimeyi bağırır: 'Evreka! Evreka!' (Buldum! Buldum!). Peki Arşimet neyi bulmuştu? Suyun cisimlere uyguladığı yukarı yönlü bir kuvveti, yani Kaldırma Kuvvetini!
Kaldırma Kuvveti Nedir ve Nelere Bağlıdır?
Kaldırma kuvvetinin büyüklüğü üç temel değişkene bağlıdır:
- Cismin sıvı içinde kalan (batan) hacmi
- İçinde bulunduğu sıvının yoğunluğu
- Yer çekimi ivmesi
Bu değişkenler arasındaki ilişkiyi matematiksel olarak şu formülle ifade ederiz:
Tacın Sırrı Nasıl Çözüldü?
Arşimet bu prensibi kullanarak bir deney tasarladı. Aynı kütledeki saf altın ile gümüş karıştırılmış tacın hacimleri farklıdır. Gümüşün yoğunluğu altından düşük olduğu için, içine gümüş karıştırılan tacın hacmi daha büyük olmak zorundaydı. Arşimet, tacı ve tacın kütlesine eşit bir saf altın külçesini suya daldırdı. Taç daha büyük hacme sahip olduğu için daha fazla su taşırdı (ve ona daha fazla kaldırma kuvveti etki etti). Böylece ustanın hilesi bilim sayesinde ortaya çıkmış oldu!
Kendi Deneyimizi Tasarlayalım
Şimdi bir bilim insanı gibi düşünme sırası sizde! Siz de kaldırma kuvvetinin sıvının yoğunluğuna ve batan hacme nasıl bağlı olduğunu ölçmek için bir deney tasarlayabilirsiniz. Bir dinamometre kullanarak cismin havadaki ağırlığını ve suya batan kısmını kademeli olarak artırırken dinamometredeki değişimi gözlemleyebilirsiniz. Aynı deneyi saf su ve tuzlu suda tekrarlayarak elde ettiğiniz verileri bir araştırma raporu haline getirmeye ne dersiniz?