6 Sınıf Fen Bilimleri Maddelerin Yoğunluklarına Göre Suda Yüzme ve Batma Durumlarını Aç v 2

Dostlarım, “Yoğunluk” kavramıyla başlayalım: Birim hacmin kütlesidir ve d = m / V formülüyle ifade edilir. Eşit hacimdeki iki maddeye bakarsak, kütlesi büyük olan daha yoğundur. Şimdi bunu deneyimleyelim: Bir tahta parçası ile aynı boyutta bir metal parçasını suya atalım; tahta çoğu zaman yüzerken metal batar. Bu durumda tahtanın yoğunluğu suyun yoğunluğundan küçük, metalinkinden büyüktür. Su ya da başka herhangi bir sıvı, içindeki cisme bir kaldırma kuvveti uygular. Yüzeyin üstüne doğru iten bu kaldırma kuvveti, cismin yer değiştirdiği sıvının ağırlığına eşittir. Burada kilit bir nokta var: Bir cismin sıvıda batması veya yüzmesi, cismin yoğunluğu ile sıvının yoğunluğunun karşılaştırılmasıyla belirlenir. Yoğunluğu sıvıdan küçük olan cisim yüzer; büyük olan batır; neredeyse eşitse de askıda kalabilir. Daha iyi anlamak için bir örnek inceleyelim: Kenar uzunluğu 5 cm olan bir küpün hacmi V = 5³ = 125 cm³’tür. Bu küp tahtadan yapılmış ve tahtanın yoğunluğu d_tahta = 0,8 g/cm³ olsun. O zaman kütlesi m = d × V = 0,8 × 125 = 100 g olur. Su 1 g/cm³ yoğunluğa sahip olduğuna göre, 0,8 < 1 olduğu için bu tahta küp yüzer. Şimdi deneyimizi biraz değiştirelim: Tuzlu su, saf sudan daha yoğundur. Tuza batırdığımızda suyun yoğunluğu artar; örneğin %20 tuz oranında yoğunluk yaklaşık 1,15 g/cm³ olabilir. Yüzen bir cismin suyun üzerindeki kısmı daha da artar, bazı batmayan cisimler de suda daha kolay kalır. Buna karşılık bazı cisimler saf suda batarken tuzlu suda askıda kalabilir. Bir an aklınızda bir top ve cam bardak düşünün: Sıcaklık arttığında suyun yoğunluğu azalır, soğuduğunda artar; bu da bir nesnenin yüzme veya batma davranışını etkileyebilir. Ölçüm yaparken nasıl ilerlemeliyiz? Bir cismi önce terazide tartarak kütlesini buluruz; sonra suyla dolu bir dereceli kaba atarak yer değiştirdiği suyun hacmini ölçeriz. Artık m ve V bildiğimize göre yoğunluğu hesaplayabiliriz. Kısa bir soru: 50 cm³ hacmi ve 120 g kütlesi olan bir madde suda yüzer mi, batar mı? d = 120 / 50 = 2,4 g/cm³ olur; 2,4 > 1 olduğu için batır. Yoğunluğu bilmediğimiz bir cismi suyun üzerine atıp sonuç gözlemiyle de yoğunluğunu kabaca kestirebiliriz: Yüzense 1 g/cm³’ten küçük, batarsa büyük olduğunu söyleyebiliriz. Hayal edelim: 4 cm kenar uzunluğunda küp alüminyumdan (yaklaşık 2,7 g/cm³) ve aynı boyutta küp tahtadan (0,6–0,8 g/cm³) olsun. Alüminyum kütlesi yaklaşık 172,8 g olur ve yüzeye doğru itilse bile 2,7 > 1 olduğu için batar. Tahta küp ise 38,4–51,2 g arasında olur ve yüzer. Bir gemi neden yüzer? Çünkü içindeki boşluklar nedeniyle bütün gemi için ortalama yoğunluk suyun yoğunluğundan küçük kalır. Bu da “ortalama yoğunluk” kavramının pratik bir uygulamasıdır. Kısacası, yüzme ve batma süreci cismin yoğunluğu ile sıvının yoğunluğunun karşılaştırılmasına dayanır. Kütleyi, hacmi ve yoğunluğu doğru ölçmek; sıcaklık ve çözelti (örneğin tuzlu su) değişkenlerini kontrol etmek, doğru sonuca ulaşmanın en güvenilir yoludur.