Gemi Neden Batmaz?

Normalde bizler suya girdiğimizde eğer yüzme bilmiyorsak denizde boğuluruz veya şiddetli bir dalga varsa o dalgaya dayanamayız ve boğularak ölürüz. Peki ama biz neden denizde yüzme bilmiyorsak batar ve ölürüz de gemiler nasıl suyun üzerinde batmadan dururlar ve onca yol giderler.

Cisimlerin suda batıp batmaması o cismin kütlesine bağlı değildir. Yani batıp batmamanın kütle ile bir ilgisi yoktur. Batıp batmama tamamen cismin yoğunluğu ile ilgili bir husustur.
Bir cisimin yoğunluğu içine bırakılacak olan sıvının yoğunluğundan küçük ise o cisim o sıvının içerisinde batmaz.

Eğer cismin yoğunluğu sıvıdan yüksek ise o zaman sıvının içerisinde batmak kaçınılmazdır. Yoğunluğun formülünü nasıl hesapladığımızı düşünürsek ; Yoğunluk = kütle/ hacim’dir. Yani Kütle azalır ve hacim artış gösterirse yoğunlukta buna bağlı bir şekilde azalır.

Yapılan gemilerde geminin altına yapılan boşluklar geminin batmamasını sağlar. Yani açıklamak gerekirse geminin içinin hacmi arttırılı ve bu şekilde geminin yoğunluğu sunda küçük olur. Bu yöntem ile gemilerde suyun kaldırma kuvvetinden yararlanılır. İşte gemilerin suda batmama nedeni budur.

Geminin Batmamasındaki Püf Nokta

Geminin suya batmamasında önemli bir faktör ağırlığın yüzeyde dağıtılması.

Yani, bir yağ tenekesi yaklaşık 0,5 kg. dır. Bunu suya koyduğumuzda batmaz ama 0,5 kg. lik demiri (Ör: terazi ağırığı) suya bırakırsak batar.

Buna benzer diğer bir örnek, karda batmamak için ayağa giyilen “hedik” tir. Kara bastığımızda batarız ama ayağımıza hedik giydiğimizde batmayız. Çünkü ağırlığımız yüzeyde dağıtılmıştır. Diğer bir deyişle, yüzeyde cm2′ye uygunanan basınç azaltılmıştır.

Bunu sınıfta şöyle bir örnekle anlatabilirsiniz. 2 ad. boş küçük konserve kutusu alın. (Ton balık kutuları bu iş için çok elverişli) Bunlardan birini çekiçle ezerek iyice küçültün. Kova içerisindeki suya ikisini de bırakın. Aynı ağırlığa sahip olmalarına rağmen biri batarken diğeri batmayacaktır.

Gemilerin kesit olarak bakıldığında üçgene benzemeleri dengeyle ilgili bir durumdur. Ağırlık merkezi en altta tutulur ve devrilmeleri, fazla salınımları önlenir. Aynı “hacıyatmaz” denilen oyuncakta olduğu gibi.

Örneklerle Anlatım

Kibrit kutusu B Ü Y Ü K L Ü Ğ Ü N D E ve Ş E K L İ N D E bir tahta parçası ile aynı şekilde bir demir parçasını suya atarsak tahta parçası yüzerken demir parçası batar…su akıcı olmayıpda peynir gibi kesilebilseydi yine kibrit kutusu büyüklüğünde ve şeklinde su parçası kesseydik daha önceden yapmış olduğumuz tahta ve demir parçaları ile bu su parçasını ayrı ayrı tartsaydık ;ağırlık sıralaması şöyle olacaktı:

en ağır……….:demirden kibrit kutusu (içi DEMİR dolu)

orta ağırlıkta…:sudan yapılma kibrit kutusu(içi SU dolu)

en hafif………:tahta kibrit kutusu(içi TAHTA dolu)

BU sıralama ve deneye göre sonuç: Kütle büyüklüğü (hacmi) eşit olduğu halde kütle ağırlığı sudan hafif olan cisimler yüzer…

Yine bir futbol topu ile sudan yapılmış ve futbol topuyla aynı büyüklükte olan SUDAN TOP tartılacak olursa :

sudan top > futbol topu …..olduğu için futbol topu yüzer.

Sıra geldi geminin yüzmesine:…Gemi havada yer kaplar. Demirden ,tahtadan yapıldığı haliyle gemiyi tartarız. Aynı gemiyi peynir gibi kesilebilen ama kesildikten sonra dağılmayan su ile de yaparız.Karşımızda iki tane gemi olur.Şekil ve büyüklük olarak aynı…ama ağırlıkları farklı…Biri madeni ve tahtadan yapılmış.Ama içinde boşlukları olan gemi…Diğeri aynı şekilde olduğu halde her tarafı su ile dolu olan gemi…

Her ikisini de ayrı ayrı tartarsak ;sudan yapılan geminin daha ağır olduğunu görürüz…Hatta içine alabildiğince insan binse bile yine demir geminin ağırlığı ,aynı şekil,aynı büyüklükte olan sudan geminin ağırlığından hafif olacaktır. Gemi İnşa mühendisleri yaptıkları gemilerde bu hesapları yaparlar.Bu nedenle gemiler suda batmaz.

Bazı Cisimler Neden Yüzer veya Batar?

Bir cismin eşit kollu terazi ile kütlesini , şekli düzgün değilse dereceli silindir ile hacmini ölçeriz. Eğer cisim düzgün hacimli bir cisim ise matematiksel bağlantılar ile hacmini bulabiliriz.

Yoğunluğu yukarıdaki gibi hesaplayabiliriz.

Yukarıda bazı maddelerin yoğunluk değerleri gözükmektedir.

Yukarıda Yoğunluğu farklı ve birbirine karışmayan sıvıların bir kabın içinde sıralanışlarını görüyorsunuz.

Yoğunluğu en az olan her zaman üstte bulunur.

Kaldırma kuvvetinin, yeri değişen sıvının ağırlığı kadar olduğunu biliyoruz. Bu yüzden cismin suya batan hacmi arttıkça, dinamometrenin gösterdiği ağırlık değeri azalır. Cisim suda yüzmeye başladığı anda ise dinamometre sıfırı gösterir. Bu sırada cisme etki eden kaldırma kuvveti cismin ağırlığına eşit olur. Aynı şekilde, kaseye taşan sıvı ağırlığı da cismin havadaki ağırlığına eşit olur.

Şekildeki gemiye uygulanan kaldırma kuvvetinin etki alanı sadece batan kısmının alanına veya başka bir değişle batan kısmının hacmi ile ilişkilidir.

Suyun Yoğunluğu > Gemini Yoğunluğunudur

Gemini Yoğunluğunu = Geminin Kütlesi /Geminin Suya Batan Kısmının Hacmi ile bulabiliriz.

Buzun yoğunluğu suyun yoğunluğundan küçük olduğu için, 1 mL su 1 mL buzdan daha ağırdır. Buna bağlı olarak soğuk
havalarda deniz, göl ve akarsularda,donmaya yüz tutmuş; su yüzeye çıkar ve burada donar.
Bu durum, suda yaşayan canlıların hayatta kalmasını sağlar.

Katı bir cisim kendi sıvısında yüzüyorsa, cisim eridiğinde sıvı seviyesi değişmez. Örneğin 9/10 u su içinde olan buz eridiğinde, kaptaki su düzeyi değişmez.