Fiziğin çok enteresan kanunları var. Suyun kaldırma kuvveti de buna örnek olarak verilebilir. Bu aslında Gemiler Nasıl Yüzer? sorusunun en basit açıklaması olabilir. Yine de tonlarca ağırlığındaki metali kaldıran bir su, nasıl olur da küçücük bir bozuk parayı kaldıramaz o zaman sorusu ortaya çıkmaktadır. Bu yazımda sizlere gemiler suda neden batmaz, suyun üzerinde nasıl ilerler konusunu anlaşılabilecek bir dilde tarif etmeye çalışacağım. Umarım faydası dokunur.
Suyun Kaldırma Kuvveti ve Yerçekimi İlişkisi
Bir su birikintisi, göl veya denizde hepimizin gözlemleyebileceği basit deneyler bulunur. Mesela bir yaprak, odun, kağıt gibi bazı maddeler suda yüzerken, hacimsel olarak daha küçük boyutlarda olan taş, bozuk para veya küçük bir misket suya hemen batmaktadır.
Burada cisimlerin ağırlığı sanki ön plana çıkıyor gibi olsa bile bu yanlış bir düşüncedir. Öyle olsaydı tonlarca ağırlıktaki gemiler nasıl yüzer? sorusu karşımıza çıkmazdı. Oysa küçük bir bozuk para hemen suyun dibini boylamaktadır.
Gemiler ve Suyun Kaldırma Kuvveti
Suyun içindeki bir nesneye iki kuvvet etki eder. Bunlardan ilki yerçekimi kuvvetidir. Biz bunu ağırlık olarak hissederiz. Bu kuvvet her şeyi dünyanın merkezine doğru çeker. İkinci kuvvet de suyun kaldırma kuvvetidir.
Eğer suyun kaldırma kuvveti sudaki nesnenin ağırlığından küçükse, o nesne batar. Eğer kaldırma kuvveti nesnenin ağırlığından büyükse, o zaman da nesne suda yüzer.
Bunu ilk fark edenlerden biri ünlü Eski Yunan bilim insanı Arşimet’tir. Arşimet’in bunu 2.200 yıl önce hamamda yaptığı gözlemlerle keşfettiği söylenir.
Arşimet suyun içindeki nesnelerin hafiflediğini fark eder ve bunun üzerine düşünerek çok önemli bir şey keşfeder: Suyun içindeki bir nesne (suya girdiğinde) taşırdığı suyun ağırlığı kadar bir kuvvetle yukarı doğru ittirilir (ya da kaldırılır). Bu kuvvete suyun kaldırma kuvveti denir. Arşimet’in bulduğu bu fizik ilkesi onun adıyla anılır: Arşimet İlkesi.
Gemiler Batmadan Nasıl Yüzer?
Devasa yük gemilerinin denizin içinde kalan bölümlerinin taşırdığı suyun ağırlığı her zaman geminin ve yükünün toplam ağırlığından büyüktür. Bu nedenle yüzerler. O gemilerin kendileri gibi devasa olan çapalarıysa hemen suya batar ve doğrudan dibi boylar. Çünkü çapanın taşırdığı suyun ağırlığı (yani denizin çapaya uyguladığı kaldırma kuvveti) çapanın ağırlığından daha küçüktür. Bu kez yerçekimi suyun kaldırma kuvvetini yener.
Örneğin tam dolu bir bardak suya bir buz küpü koyduğunu düşün. Buz küpünün suyun içinde kalan bölümü kadar su bardaktan taşar. Bardaktaki su, taşan suyun ağırlığına eşit bir kuvvetle buzu yukarı doğru ittirir -yani kaldırır. Dünya da buzu kendine doğru çeker. Buzun taşırdığı suyu tarttığımızda, ağırlığının buzun ağırlığından büyük olduğunu görürüz. Yani suyun buza uyguladığı kaldırma kuvveti, Dünya’nın buza uyguladığı yerçekimi kuvvetinden daha büyüktür. Bu nedenle buz daima suda yüzer.
Bu konuda daha önce bu yazıyı daha detaylı şekilde yazmıştım. Daha teknik bilgi için oradan da faydalanabilirsiniz.