BİLİM TEKNOLOJİ

Kütle Çekim Kuvveti

Kütle Çekim Kuvveti
Kâinattaki önemli denge unsurlarından birisi kütle çekim kuvvetidir. Fizik derslerinde kuvvet; duran bir cismin hareket etmesini sağlayan,  hareket halindeki bir cismi durdurabilen, cisimde konum ve şekil değişikliği yapabilen etki olarak tanımlanır. Bu tanımlamanın dışında günlük yaşamda farkında olmadığımız boyutlarda hayatımızı etkileyen bir unsurdur. Fizik eğitimi alıyorsanız, çalışırken bu gibi tanımları ezberlemek yerine günlük yaşamdaki örneklerine bakmanızı tavsiye ederim. Çünkü bu örneklerle iç içe yaşıyoruz zaten. 

Bazı kuvvetler direkt temas gerektirirken bazıları cisimlere temas etmeden belli bir uzaklıktan etki eder. Cisme dokunmadan etkileyen kuvvetler alan kuvvetleridir:

Mıknatısın demiri çekmesi, atom çekirdeğinde aynı yüklerin birbirini itip, zıt yüklerin birbirini çekmesi, Güneş’in gezegenlere uyguladığı çekim kuvveti gibi kuvvetler cisme dokunulmadan uzaktan etki eden alan kuvvetleridir. Alan kuvvetleri bilim insanları için esrarengiz kuvvetlerdir. Yukarıda saydığımız her bir kuvvet için çeşitli teoriler geliştirilmiştir.

Benzer şekilde: Bir çocuk arabasının itilmesi, faytonun atlar tarafından çekilmesi gibi durumlarda kuvvet cisme temas ederek uygulanır. Bunlar da temas kuvvetleridir. Dikkat edilirse temas kuvvetleri günlük yaşamımızda kullandığımız kuvvetlerdir. Bu kuvvetlerin yanında doğada var olan ve bilim dünyasında incelenen dört tane daha temel kuvvet vardır:

- Gezegenlerin cisimleri ve birbirini çekmesinde; kütle çekim kuvveti,

- Atom çekirdeğinin bir arada durmasını sağlayan, doğanın en büyük kuvveti; güçlü nükleer kuvvet,

- Bazı radyoaktif olaylarda yine atom çekirdeğinde ortaya çıkan; zayıf nükleer kuvvet,

- Atomik boyutlarda elektronların çekirdek etrafında durmasını sağlayan; elektromanyetik kuvvet

Fizik derslerinde öğrencilerime bu kuvvetlerden hangisinin en büyük olabileceğini sorduğumda genellikle aldığım cevap kütle çekim kuvveti oluyor. Çünkü bu dört kuvvetten gözle görülebilen ve devasa boyutlarda olan sadece bu kuvvettir. Burada ilginç olan büyük kütleli cisimlerin örneğin gezegenlerin cisimlere uyguladığı kütle çekim kuvvetinin, atomik düzeyde mikro boyutlarda uygulanan diğer kuvvetlerden küçük olmasıdır. Yani cisimlerin boyutlarının büyük olması, daha büyük kuvvet uygulamalarını sağlamıyor. Atom öyle muhteşem bir enerjiye sahip ki çekirdeğinin bir arada durması için devasa gezegenlerin birbirine uyguladığı kuvvetten çok çok daha büyüğü uygulanır. Yani bunlardan en büyüğü güçlü nükleer kuvvet, en küçüğü de kütle çekim kuvvetidir.

Hızlanarak genişlemeye devam eden evrende yıldızlar, galaksiler ve gezegenler bir düzen içindedirler. Bu düzenin sağlanması için genişlemeyi dengeleyen bir kuvvetin olması gereklidir. Uyduların gezegenlerin etrafında, yıldızların galaksilerin etrafında sistemli bir şekilde belli yörüngelerde dolanmasını sağlayan bu kuvvet, ‘’gravitasyon‘’   yani kütle çekim kuvvetidir. Bu kuvvet sayesinde Güneş Sistemi, Samanyolu Galaksisinin etrafında döner. Dünya ve diğer gezegenler Güneş’in etrafında, Ay’da yine bu çekim kuvvetinin etkisiyle yörüngesel hareket yaparak Dünya’nın etrafında döner. Kütle çekimi aynı zamanda bir gezegenin üzerindeki canlı ve cansız tüm nesnelerin gezegenin dönmesinden kaynaklanan kuvvetlere karşı koyarak dengeli bir şekilde durmalarını sağlar. Örneğin Dünya insana bir çekim kuvveti uygulayarak insanın ağırlığını oluşturur. Bu ağırlık nedeniyle insan yer yüzeyinde rahat hareket ederek yaşamını devam ettirir. Yerçekimi sayesinde beslenme, sindirim ve boşaltım işlemleri kolaylıkla gerçekleşir. Şayet kütle çekimi olmasaydı tüm canlılar ve tüm cisimler yer küre üzerinden uzaya fırlayıp giderdi. Ayrıca bu kuvvetin şiddeti olması gerektiği miktardadır yani dengeli bir şekildedir. Ne azdır ne de fazladır. Çünkü burada da yaratıcının hükmü geçerlidir.

Uzayda var olan gök cisimlerinin birbirlerinin etrafında dönme hareketi yapması için kütle çekimi etkisiyle birbirlerine kuvvet uygulamaları gereklidir. Kütlesi büyük olan gök cismi baskın geldiğinden küçük olan büyük olanın etrafında döner. Dünya’nın ve gezegenlerin Güneş’in etrafında dönmesi ve Ay’ın Dünya’nın etrafında dönmesinde olduğu gibi… Uzaya araştırma için gönderilen uydular da çekim kuvveti etkisiyle Dünya’nın etrafında bir yörüngeye oturtularak görev yaparlar.

Elbette bilim insanlarınca bu kanunun kabul edilmesi için matematiksel olarak ispatlanması gerekliydi. Tüm zamanların en büyük matematikçi ve fizikçilerinden birisi olarak kabul edilen Sir Isaac Newton bu zor görevi üzerine alarak gezegenler arası çekim kuvvetini formülle açıkladı ve sistemli bir şekilde formüle etti. Ağaçtan başına elma düşme hikâyesi uydurma olsa da Newton,  cisimlerin serbest kaldıklarında yerin merkezine doğru hareket ettikleri gerçeğinden yola çıkarak,  bunun bir kuvvetten kaynaklandığını, bu kuvvetin kütle çekimi olduğunu formüllerle ifade ederek kütle çekim kanununu bilim dünyasına kazandırdı.  

Buna göre cisimlerin birbirlerine uyguladığı kütle çekimi kütlelerinin çarpımı ile doğru orantılı, aralarındaki uzaklıkla ters orantılıdır.  İşi çok fazla karmaşık hale getirmeden ifade etmek gerekirse cisimlerin kütleleri arttıkça aralarındaki çekim artar, uzaklık arttıkça çekim azalır.

Peki, kütle çekimi olmasaydı ne olurdu?   Evrende bilimsel olarak açıklanan her olay gibi kütle çekiminin de bizim farkında olmadığımız etkileri vardır.  Sadece gezegenler ve galaksiler arasında değil basit bir insan vücudunda da bu etkilerle karşılaşıyoruz. Dünya'nın yerçekiminin olmaması ya da biraz zayıflaması sonucunda;

Vücuttaki sıvılar yer değiştirirdi. Bacaklardaki kan azalır, kafada kan artardı. Böylece yüz şişer, bacaklar incelirdi. Ağız, boğaz ve burundaki dokular şişer, koku ve tat alma zorlaşırdı. Daha az enerji harcanırdı. Dolayısıyla daha az acıkılır, daha az yemek yenir ve kilo kaybedilirdi. Vücudumuz çabuk yorulurdu. Baş dönmesi, terleme, mide bulantısı, kusma olurdu. Beyin aşağıyı ve yukarıyı ayırt edemez olurdu. Bu anlatılan sonuçlara uzaya çeşitli araştırmalar için giden astronotların yaşadıklarından yola çıkılarak varılmıştır. Tabi ki astronotlar için bunlara bir de Dünya'ya geri dönememe korkusunu eklememiz lazım.

Kütle çekim kuvveti kâinatın muhteşem tasarımı ve düzeninin işleyebilmesi için gerekli özelliklerdendir. Bu kuvvet bilinmeden Güneş Sistemi, galaksilerin ve gezegenlerin hareketleri tam anlamıyla anlaşılamaz.

ÖNCEKİ YAZI AH KUDÜS
YAZAR HAKKINDA
Hasan Kaya
Hasan Kaya
Genç İstikbal Dergisi Yazarı
YORUMLAR
İçeriğe ait yorum bulunmamaktadır.
YORUM YAPIN