Arşimet Prensibi Hakkında Bilgi


 Tamamı veya bir kısmı bir akışkanın (sıvı veya gaz) içine batırılan cisimlere, yukarı doğru yönlenmiş bir kaldırma kuvveti etki eder. Bu kuvvet, cismin akışkana batmasıyla yer değiştiren akışkanın ağırlığına eşittir.

Yer değiştiren akışkanın hacmi, cismin batan kısmının hacmine eşittir. O halde hacmi (V) olan bir cisim, özgül ağırlığı () olan bir sıvıya tamamen batmış vaziyette ise, bu cisme etki eden kaldırma kuvveti:

F= V. olur.

Cismin ağırlığı (G), sıvının kaldırma kuvvetinden büyük ise cisim batar. Bu durumda cismin özgül ağırlığı ( ı), sıvının özgül ağırlığından büyüktür.

G>F , g>g

Cismin ağırlığı, sıvının kaldırma kuvvetine eşit ise, cisim sıvının içinde her yerde dengede kalabilir. Bu durumda cismin özgül ağırlığı sıvının özgül ağırlığına eşittir.

F = G , g'<g

Serbest bırakılan bir balonun, hava içinde kendiliğinden yükselebilmesi için, özgül ağırlığı havadan daha küçük olan Helyum ve Hidrojen gibi gazlarla şişirilmiş olması gerekir.

Kaldırma kuvvetinin sebebi, sıvı içine batmış olan cismin bütün yüzeylerine bu sıvı tarafından tatbik edilen basınç kuvvetleridir. Basınç, derinlikle orantılı olarak artar. Mesela ekseni düşey vaziyette olacak şekilde sıvıya batırılmış olan bir silindirin yan yüzeylerine etki eden basınç kuvvetleri (F2, F4, …) birbirini dengeler. Halbuki alt yüzeyi daha derine batmış olduğundan bu yüze etki eden basınç kuvveti (F3), üst yüze etki eden basınç kuvveti (F1)den daha büyüktür. (F3) ve (F1) kuvvetlerinin bileşkesi ise yukarıya doğru olup, “sıvının kaldırma kuvveti”ne eşittir.

Şu halde, akışkanın cisme tatbik ettiği basınç kuvvetlerinin bileşkesi kaldırma kuvvetini verir. Kaldırma kuvveti, daima yerçekimi kuvvetine ters yönde olduğu için, akışkanlar içine batmış olan cisimlerin ağırlıklarında, boşluğa nisbetle bir azalma hissedilir.

İslam alimlerinden Ebu Sehl Kuhi (?-1014) “Basınç ve ağırlık merkezlerinin hesaplanması” konusu üzerinde çalıştığı gibi “Arşimet prensibi” üzerinde de araştırmalar yaparak derin tetkiklerde bulundu.

Bilhassa fiziğin “Dinamik” ve “Hidrostatik” konularındaki çalışmalarıyla tanınan İslam alimlerinden birisi de Hazini’dir. (1118-1155). Hazini, Arşimet kanununun sadece sıvılar için geçerli olmadığını, gazlar için de geçerli olduğunu ifade etti. Havanın da bir kaldırma kuvveti bulunduğunu ve hava içinde bulunan bir cismin ağırlığının, kaldırma kuvveti sebebiyle azalmış olduğunu, ağırlıkdaki bu azalmanın ise havanın yoğunluğuna göre değişeceğini söyledi.

G = F , g’ = g

Özgül ağırlığı, sıvının özgül ağırlığından küçük olan cisimler ise bir kısmı batmış vaziyette yüzerler. Batan kısmın hacmi (VB) ile gösterilirse: F=VB. olur. Yüzen cisimler denge halinde olduklarından F=G’dir.