SERBEST DÜŞME VE YER ÇEKİMİ

Aynı yüke sahip cisimlerin birbirini ittiği, zıt yüklerin ise birbirini çektiği

bilinmektedir. Mıknatıslarında aynı kutupları birbirini iterken, zıt kutuplar birbirini

çekmektedir. Yüklü cisimlerin bu şekilde birbirini etkileme kuvvetlerine elektrik

kuvvetleri,mıknatısların etkileşme kuvvetlerine ise magnetik kuvvetler denir. Bu

kuvvetlerin dışında hayatımızı etkileyen bir diğer kuvvet daha vardır. Buna

da kütle çekim kuvveti denir.

Kütle Çekim Kuvveti

Kütlelerin birbirine karşı çekim kuvvetleri vardır. Karşı karşıya gelen

iki cisim birbirine çekim kuvveti uygular. Her gün baktığımız ayna ile

bizim aramızda, yan yana olan iki bina arasında ve dünya ile ay

arasında bu kuvvet vardır. Büyüklükleri arasında çok fazla fark

olmayan cisimler arasındaki kütle çekim kuvveti

hissedilemezken, büyük farka sahip kütlelerin birbirine uyguladıkları

çekim kuvveti ölçülebilecek düzeydedir. Örneğin ayna ile bizim

aramızdaki kütle çekim kuvveti çok küçük olmasına rağmen, dünya

ile araba arasındaki kütle çekim kuvveti ölçülebilecek seviyededir.

NEWTON'UN KÜTLE ÇEKIM KUVVETI

Cisimlerin arasındaki kütle çekim kuvvetine ilişkin ilk hesaplamaları Newton yapmıştır. Bu nedenle buna Newton Genel Çekim Yasası denir. Newton yasasına göre, cisimlerin kütleleri ne olursa olsun, birbirlerini eşit şiddette ve ters yönde çekerler. Diğer bir ifade ile kütleler arasındaki çekim yasası;

a) Cisimlerin kütlelerinin çarpımı ile doğru orantılı,

b) Cisimlerin arasındaki uzaklığın karesi ile ters orantılıdır,

c) Çekim kuvveti, kütleleri birleştiren doğru boyunca ve ters yönlüdür. Yani;

Dünyanın cisimlere uyguladığı çekim kuvveti dünyanın merkezine doğrudur. Bu çekim kuvvetinin şiddeti ise, cisimlerin kütlelerine göre değişiklik gösterir. Dünyanın bir cisme uyguladığı bu çekim kuvvetine cismin ağırlığı denir. Cismin kütlesi m, yer çekimi ivmesi g olduğuna göre bir cismin ağırlığı ;

G = mg' dir.

Yer çekimi kuvveti, yerin merkezine

doğrudur.

Düşen Cisimler ve İvmeleriKendi ağırlığının etkisi ile bırakılan cisimler yeryüzüne doğru düşer. Bu cisme etki eden kuvvet F=mg olduğundan, yer çekiminin etkisi ile düşen bir cismin

ivmesi ise şu şekilde olur;

Buradaki ivme, cismin kütlesine bağlı değildir. Dünyanın yerçekimine bırakılan bütün cisimler aynı g ivmesi ile düşerler.F= ma formülünde m 0 1 kg yazıldığında F = g olur. Bu ifadeye göre, dünyanın 1 kg'lık kütleye uyguladığı kuvvet yer çekimi olarak tanımlanır. SI birim sisteminde ise birimi m/s2 dir. Bu ifade yerine newton/kg ifadesi de kullanılmaktadır. Yerçekimi ivmesi konumdan konuma değişiklik göstermektedir. Ortalama değeri g = 9,8 n/kg' dır. Hesaplamalarda kolaylık olması için g =10 N/kg da alınmaktadır.Yerçekimi ivmesi, dünyanın kutuplardan basık olması nedeni ile ve dünyanın kendi ekseni etrafında dönmesi yüzünden dünyanın her tarafında eşit değildir. Bunun yanında yerçekimi ivmesi, yeryüzünden yukarılara doğru çıkıldıkça azalmaktadır. Aşağıdaki tabloda dünyanın farklı yerlerindeki yerçekimi ivmesi tablo olarak verilmiştir:

YerYükseklik (m)Enlemg (m/s2 = newton/kg)Ankara84040o9,79İstanbul1041o9,80Brüksel10251o9,81Yeni Zelanda337o9,80Kuzey Kutbu090o9,83

Cisimler anı yükseklikten yere bırakıldıklarında aynı sürede yere düşerler. Cisimlerin yere düşerken kazanmış oldukları ivme cismin kütlesine bağlı değildir. Örneğin, 100 metre yükseklikten yere bırakılan taş, cam ve demir topun kütleleri farklı olmasına rağmen yere aynı anda düşerler.

Ağırlık ve Kütle Arasındaki İlişkiAğırlık, kütle çekimi ile ilgili bir kuvvettir. Dünyanın bir cisme uygulamış olduğu

kütle çekim kuvvetine cismin ağırlığı denir. Bu cismin Ay'da veya Neptün'de olduğu düşünüldüğünde, bu gök cisimlerinin bu cisme uyguladığı çekim

kuvvetleri de değişecektir. Bu nedenle bir cismin madde miktarı (kütle) aynı kalmasına rağmen ağırlığı dünyada, Ay'da veya diğer gezegenlerde farklı

olacaktır.Ağırlığı ölçerken yaylı terazi kullanılırken, kütle ölçmek için eşit kollu teraziler

kullanılmaktadır. Bir cisme etki eden çekim kuvvetinde değişiklik meydana geldiğinde, yayın da uzamasında değişim olmaktadır. Ama çekim kuvveti ne

kadar artarsa artsın cismin madde miktarında değişiklik olmayacaktır. Örneğin kütlesi 10 kg olan bir cisim dünyada tartıldığında 98 N gelirken, bu cismi Ay'da

tarttığımızda 17 N gelecektir. Bu da Ay'ın çekim kuvvetinin dünyadan düşük olduğunu göstermektedir.

Uzay mekiği ile Ay'a doğru yolculuk yapan bir astronot düşündüğümüzde, bu

yolculuk esnasında astronotun kütlesi değişmez. Yolculuğun her anında kütlesi

eşittir. Astronot dünyadan uzaklaşıp Ay'a yaklaştıkça dünyanın uyguladığı çekim

kuvveti azalmaya Ay'ın uyguladığı çekim kuvveti ise artmaya başlar. Ay ve dünyanın

çekim kuvvetlerinin eşit olduğu noktada astronotun ağırlığı sıfır olur

TAHA AZIZ ANDAÇ ATL11B 127

GÖKTÜRK TATLIEŞME ATL11A 39

THE END!!!