Modern Fiziğin Kurucusu Isaac Newton

1
41
Modern Fiziğin Kurucusu Isaac Newton
Modern Fiziğin Kurucusu Isaac Newton

                                       

                                      ÖNSÖZ

Isaac Newton tarihin gördüğü en önemli bilim adamlarından biridir. 1687 yılında yayımlanan
eseri Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (Doğa Felsefesinin Matematiksel İlkeleri) uçaklarımızı uçuran, arabaların ve günlük hayatta kullandığımız diğer eşyaların yapımında kullanılan klasik mekaniğin temellerini attı. Bu kitap tartışmasız bir biçimde yazılmış en önemli bilimsel eserdir. Newton yer çekimi kanununu (kütle çekim kuvveti’nin dünya için isimlendirilmiş haline yer çekimi kuvveti denir. Bu nedenle yer çekimi kuvveti Dünya’nın, üzerinde bulunan cisimlere uyguladığı kütle çekim kuvvetidir. Yer çekimi diğer bir adla kütle çekim kuvveti maddenin kütlesinden dolayı oluşan kuvvettir ve bu etkiye maruz kalan maddeyle birbirlerine karşı ivmeli bir hareket gerçekleştirir. Kütle büyüdükçe yer çekimi kuvveti de büyür) ve kendi adıyla anılan üç meşhur hareket yasasını (basitleştirilmiş bir şekilde, bir cisim üzerindeki net kuvvet, o cisim üzerine etki eden tüm kuvvetlerin vektörel toplamıdır. Bu toplam sıfır ise, Newton’ın birinci yasası cismin hareket durumunun değişmeyeceğini söyler) keşfetmiş ve matematiksel olarak formüle etmiştir. Gezegenlerin eliptik yörüngelerde hareket etmesi gerektiğini ve Güneş’in, sistemimizin merkezinde olması gerektiğini matematiksel olarak göstermiş, böylece Dünya merkezli Evren anlayışının sonunu getirmiştir. Newton’dan önce, Aristo’nun etkisiyle, gökyüzündeki yasalar ile Dünyadaki yasaların farklı olduğuna inanılıyordu. Newton fizik yasalarının evrensel olduğunu göstermiştir. Newton ışığın yapısının homojen (Bütün birimleri aynı yapıda, aynı nitelikte olan. Benzer karakterlere ya da yapıya sahip olan) olmadığını göstermiş, renk teorisini bulmuş, ışığın parçacık doğasını keşfederek, yansıma ve kırılmayı açıklamıştır. Bugün halen kullanılan aynalı teleskobu o geliştirmiş, böylece kendisinden öncekilerden daha sağlıklı gözlemler yapılmasını olanaklı kılmıştır. Ses dalgalarını yakından incelemiş ve empirik soğuma yasasını bulmuştur. Newton aynı zamanda tarihin en önemli matematikçilerinden biridir. Türev ve İntegral’i Leibniz’le aynı zamanda keşfetmiş, bu şekilde eğik yüzeylerin alan ve hacmini hesaplamayı olanaklı kılmış, hız gibi anlık değişimlerin matematiksel tanımını geliştirmiştir. Newton aynı zamanda kareköklerin yaklaşık değerini veren kendi ismini taşıyan metodu ve binom (iki sayının toplmı’nın üstü ifadesi’nin açılımıdır) açılımı teoremini de bulmuştur. Matematiğin doğa bilimlerinde başarıyla kullanılabileceği önceden iddia edilmişse de, bunu gösterip matematikle fiziği birleştiren kişi odur. Principia’nın yayımlandığı 1687 yılı tarihçiler tarafından Aydınlanma Çağının başlangıcı olarak kabul edilir. 2003’te Royal Society’deki bilim adamları arasında yapılan ankette “Einstein mı yoksa Newton mu daha önemli bilim adamı?” sorusu sorulmuş, sonuç olarak Newton galip gelmiştir. Michael Hart’ın meşhur “Tarihte En Etkili 100 Kişi” listesinde Newton, Hz.Muhammed’in arkasından 2. sırayı almıştır, aynı listede Hz.İsa 3. Einstein ise 10. sıradadır. Newton’un çok az bilinen ikinci bir yönü daha vardır. Newton bir ilahiyatçı, din felsefecisi ve din tarihçisidir. Günde 18 saat çalışan Newton, zamanının büyük bir kısmını bilimden ziyade, ilahiyata ayırmıştır. Yakın zamanda toplanan Newton’un el yazmalarının büyük bir çoğunluğu dinî yazılardır. Özellikle Aydınlanma Çağının Fransız materyalistleri mekanikçi görüşlerini savunurken, mekanik Evren tablosunu savunan, materyalist bir Newton imajı çizmişlerdir. Oysa bu ileride de göreceğimiz gibi Newton’un inandıklarıyla taban tabana zıttır. Newton’un bu yönünün gizli kalmasının diğer bir sebebi de dini yazılarını yakın çevresi hariç hiç kimseyle paylaşmamasıdır. Zira Newton’un ilahiyat alanındaki iddiaları o dönemler için çok tehlikeli iddialardır. Newton, Katolik ve Anglikan Kilisesinin gerçek Hıristiyanlığı savunmadığını, bu dinlerin gerçek Hıristiyanlığın tahribatı olarak ortaya çıktığını iddia etmiştir. Geleneksel Hıristiyanlık’ın önemli bir ögesi olan “üçleme”yi reddetmiş, onu Tanrı’ya bir hakaret olarak görmüştür. Tanrı’nın maddi olmadığını savunmuştur. İnsanın ölümsüz bir ruha sahip olduğu iddiasını reddetmiş, Tanrı’nın insanı ölümden sonra tekrar bedeniyle beraber canlandıracağını iddia etmiştir. Şeytanın bir varlık değil kişinin kötü tarafının metaforik (bir ilgi veya benzetme sonucu gerçek anlamından başka anlamda kullanılan sözlere veya kavramlara mecaz yahut metafor denir. “Mecaz” Arapça, “metafor” ise Fransızca kökenli bir sözcüktür. Ad değişimi olarak da bilinir) bir gösterimi olduğunu düşünmüştür. Bütün bunların hepsi Newton’un yaşadığı dönemde ifade edilmesi yasak olan şeylerdi. Üçlemeyi reddeden insanlar öldürülmeye varan ağır cezalarla cezalandırılabilirlerdi. Newton üçlemeyi reddettiği için en iyi ihtimalle üniversiteden atılacaktı. Nitekim, Cambridge Üniversitesi’nde Newton’un yerini alan William Whiston, 1710 yılında üçlemeyi reddettiği için görevden alınacaktı. Şimdi Newton’un din ve Tanrı anlayışını daha detaylı incelemeye başlamadan önce Newton’un hayatına bir göz atalım.

 

Isaac Newton’un Hayatı;

Newton, Gregorian takvimine göre 25 Aralık 1642’de İngiltere’de doğdu. O soğuk kış günü hasta
ve erken doğan bebeğin öleceği tahmin ediliyordu. Ancak Newton herkesi şaşırtıp hayata tutundu.
Babası o doğmadan 2 ay önce ölmüştü. İç savaş ortamında hem çocuklara bakmak hem de çiftçilikle uğraşmak Newton’un annesi Hannah Ayscough’u çok zor durumda bıraktı. Bunun sonucunda Newton daha üç yaşındayken Hannah, North Witham’da din adamı olan Barnabus Smith ile evlendi. Fakat Newton, Woolthorpe’ta büyükannesinin yanında kaldı. Annesinden uzakta büyüyen Newton, günlüklerinden anladığımız kadarı ile üvey babasına ve onunla evlendiği için annesine kin duyuyordu. Newton hiçbir zaman evlenmedi, tüm hayatını çalışmalarına adadı. Çocukluğu boyunca oyun oynamamış bunun yerine çeşitli yel değirmeni ve araba modelleri yapmış, üvey babasının kütüphanesindeki kitapları okumuştur. Özellikle derin İncil bilgisi ile tüm arkadaşları ve öğretmenlerini şaşırtmıştır. 14 yaşına geldiğinde annesi tekrar dul kaldığı için çiftliğe geri dönmek zorunda kalan Newton, o dönemde 3 küçük kardeşi ve annesine bakmak için okuldan ayrılıp çiftlikte çalışmak zorunda kaldı. Ancak öğretmenleri müdahale edip annesini ikna etti ve Newton’a burs sağlayıp okula geri aldılar. Bu olay Newton’u derinden etkilemiş ve kısa sürede Newton’un en başarılı öğrenci olmasını sağlamıştı. Newton daha sonra üniversite eğitimi için Cambridge Trinity College’a devam etti. Maddi olarak tutunabilmek için her gün saatlerce çeşitli işlerde çalıştı, hocalarına yardım etti, yemek dağıttı. Okulda öğretilen Aristo’ya ilgi duymayıp, Descartes, Galileo, Kepler gibi yeni düşünürleri okuduğu için Cambridge’deki hocalarının dikkatini çekmedi, sıradan bir öğrenci görüntüsü çizdi. Ancak evde kendi başına yaptığı çalışmalar bilimi tamamen değiştirecekti. Not defterlerinden anladığımız kadarı ile bu dönemlerde ilahiyata ilgi duydu. O dönemlerde yükselen Descartes’in Mekanistik Evren düşüncesi’ne Tanrı’yı yok saydığı gerekçesi ile karşı çıkıyordu. Nitekim onun bilimsel projesi Tanrı’nın Evren’de aktif olduğu düşüncesini savunmak üstüne kurulmuştu. Newton 1665 yılında mezun olduğunda veba salgını (Veba Salgını, Kara Ölüm ya da Kara Veba, 1347-1351 yılları arasında Avrupa’da büyük yıkıma yol açan veba salgınıdır. Asya’nın güney batısında başlayarak 1340’lı yılların sonlarında Avrupa’ya ulaşmıştır) başlamıştı. Veba nedeniyle okul eğitime ara verince yüksek eğitim planları yapan Newton evine geri dönmek zorunda kaldı. Evinde kaldığı sürece matematikteki çalışmalarına devam etti, meşhur binom açılımını çoktan geliştirmişti bile. Yine bu dönemde yer çekimi fikrini bulmuş, yer çekimi kuramı üstünde çalışmaya başlamıştı. Bu dönemler Newton’un ilahiyata ilgisinin de arttığı dönemlerdir.
O yıllarda İncil’in (İsa Peygamber’e indirilen, Yeni Ahit olarak da bilinen, Aziz Matta, Aziz Markos, Aziz Luka ve Aziz Yuhanna tarafından ayrı ayrı derlenip düzenlenen, içinde Hazreti İsa’nın yaşamı, yasa ve öğretisi bulunan kutsal kitap, Hıristiyan dininin kutsal kitabı) tahribata uğrayıp uğramadığını anlamak için antik metinleri incelemeye girişmiştir. Yine aynı dönemlerde üçlemenin gerçek Hıristiyanlık’da olmadığı sonucuna varmış, onun Hıristiyanlık’daki tahribat sonucu ortaya çıktığına inanmaya başlamıştır.
Newton 1667 yılında Cambridge’e yüksek lisans eğitimi için geri döndü ve orada ders vermeye başladı. Bu dönemde optik (optik, ışık hareketlerini, özelliklerini, ışığın diğer maddelerle etkileşimini inceleyen; fiziğin ışığın ölçümünü ve sınıflandırması ile uğraşan bir alt dalı) üstüne ciddi çalışmalar yaptı. 1672 yılında Royal Society’ye üye oldu ve teleskobunu sundu. O dönemlerde artık Katoliklik
ve Anglikan Kilisesi ile olan bağını tamamen koparmıştı. Mevcut Katoliklik’in tahrif (anlatımda olayı, bilerek yanlış aktarma, değiştirme, bozma) olduğuna kanaat getirmişti. Ancak o dönemde Cambridge Trinity College’da ders veren tüm hocaların yedinci yılın sonunda Anglikan Kilisesi’ne bağlı papazlığa atanması gerekiyordu. Üçlemeyi reddeden, Anglikan Kilisesi’ni sapkın bulan Newton’un böyle bir göreve gelmesi kabul edilemezdi. Bu yüzden Newton Londra’ya gidip Kral’la konuşma kararı aldı, çünkü bu atamadan kurtulmanın tek yolu Kral’ın o kişinin istisna olabilmesine izin vermesiydi. Ancak dönemin kralı II. Charles daha önce kimseye böyle bir hak tanımamıştı. Newton altı haftalık bir uğraştan sonra istediğini aldı ve papaz olarak atanmaktan kurtuldu. 1687 yılında devrim yaratacak eseri Principia yayımlandı. Newton 1689 ve 1690 yıllarında İngiltere parlamentosuna seçildi. Bu dönemlerde ciddi bir şekilde simyayla (simya veya alşimi;. Hem doğanın ilkel yollarla araştırılmasına hem de erken dönem bir ruhani felsefe disiplinine işaret eden bir terimdir)ilgilendi. Çok daha sonraları önemli kimyacıların tekrarlayacakları deneyleri o önceden yaptı. Amacı diğer simyacılar gibi metalleri altına çevirip zengin olmak değildi. Doğayla Tanrı’yı anlamayı hedefleyen Newton, simya yoluyla Tanrı’nın Evren’i ve yaşamı nasıl yarattığını bulacaktı. 1690 yılında çok çalışmaktan hasta düştü, o dönemden sonra doğa bilimlerinden çok İncil’le ilgilenmeye başladı. Kendisi gibi üçlemeye inanmayan ünlü filozof John Locke’a gönderdiği ve hiç yayımlanmayan,
üçlemeyi çürütmeyi hedefleyen bir metin hazırladı. O dönemlerde dinî kitaplar yazdı, ama yayımlamadı. Ancak ölümünden sonra 1733’te “Daniel ve St. John’un Vahyi Üstüne Gözlemler” ve
1754’te “İncil’de Dikkate Değer İki Tahrifin Tarihsel Nedenleri” isimli kitapları yayımlandı. Ama asıl vurucu eserleri yayımlanmadı. 1727 yılında hayata gözlerini yummadan önce Sakrament (Sakrament geleneksel Hıristiyanlık’ta Tanrı’nın bizzat katıldığına inanılan ayinlere verilen isimdir)olarak bilinen dinî ayinlere katılmayı reddederek etrafındaki insanlara Katolik ve Anglikan Kilisesi’nin bozulmuş bir dini temsil ettiğine inandığını itiraf etmiş ve onun bir parçası olmayı reddederek Dünya’ya gözlerini yummuştu.

 

Newton’ın Woolsthorpe’da doğduğu çiftlik evi

Çiftlikteki çalışmaları (1665-1667)

1665 Ağustos’ta Londra’da başlayan veba salgını nedeniyle Cambridge kapatıldı ve Newton 1667 Mart’a kadar Woolsthorpe’taki çiftlikte kaldı. Çiftlikte geçirdiği bu iki sene oldukça verimliydi ve bu dönemde kütle çekimi üzerinde düşünmeye başladı. Çiftlikteki çalışmalarında diferansiyal ve integral (türevi bilinen fonksiyon) hesaplarının temelini attı. Geçmişte alan, yay uzunluğu, tanjant (başka bir çizgiye, eğriye ya da yüzeye dokunan ama onu kesmeyen çizgi, eğri ya da yüzey) bulma gibi eskiden kullanılan yöntemleri diferansiyel hesaplamayı temel alarak birleştirdi. Çiftlikte karanlık bir odada güneş ışığını bir prizmaya tutarak ışık tayfı oluşturmuş  ve beyaz ışığın tek başına bir birim olmadığını fark etmiştir.

 

Newton’un Bilimsel Yöntemi;

Newton, Galileo’nun deneyciliğini örnek almış ve deneyi doğayı araştırmanın ve bilimin tek yöntemi olarak görmüştür. Principia kitabının giriş kısmında bilimin olması gereken amacını şu şekilde belirtmiştir: “Olgulardan doğanın kuvvetlerini keşfetmek, sonra da bu kuvvetler yardımıyla diğer olayları açıklamak.” Önce olgular gözlemlenmeli, bu gözlemler sonucu doğanın yasaları keşfedilmeli ve oluşturulan kuram (gözleme dayanan sanı, soyut bilgi) olayları açıklayabilmelidir.

Newton’a göre doğa matematiksel niteliklere sahip bölünemez küçük parçacıklardan yapılmıştır ve doğada her olay bu parçacıkların birleşmesi ve dağılması ile oluşmuştur. Ona göre bilimin amacı deneyler ile birlikte bu olayları matematiksel kuramlar ile genelleştirmektir.

 

Newton’un Bilimsel Çalışmaları;

Matematik

Newton’un matematikte neredeyse her dalda katkıları olmuştur. Özellikle analitik geometride (Analitik geometri, geometrik çalışmaya cebrik analizi uygulayan ve cebrik problemlerin çözümünde geometrik kavramları kullanan bir matematik dalı. Bütün bunlar kartezyen sistem denilen bir koordinat sisteminin kullanılmasıyla mümkündür) eğrilerin teğetleri (diferansiyel) ve eğrilerin oluşturduğu alanları (integral) hesaplamada yöntemler geliştirmiştir. Bu iki işlemin birbirlerine ters olduğunu bulmuş, eğimler ile ilgili çözümler geliştirmiş ve bunlara akış (fluxion) metotları ismini vermiştir çünkü niceliklerin bir boyuttan diğerine aktığını hayal etmiştir.

Matematikte (a+b)^n ifadesinin üstel seriye açılımını veren genel iki terimli teoremini buldu.

 

Leibniz ile Kalkülüs Tartışması

Newton, “akış” yöntemlerini 1666 yılında geliştirmişti ve sadece birkaç matematikçiye özel olarak göstermişti. 1675’te Paris’te Gottfried Wilhelm Leibniz da tamamen bağımsız olarak kendi diferansiyel yöntemini geliştirdi. Leibniz 1684’te kendi yöntemini yayınlayınca, bilim dünyasında bu yöntemi önce kimin bulduğuna dair sert bir tartışma başladı ve 1716’da Leibniz hayatını kaybettikten sonra bile tartışma devam etti. Günümüzde tarihçiler Newton ve Leibniz’in birbirlerinden tamamen habersiz bu yöntemleri geliştirdiklerini düşünüyorlar.

 

Mekanik

Newton’un bilime en büyük katkısı mekanik alanındadır. Merkezkaç kuvveti yasası (Merkezkaç kuvveti anlamlı fakat gerçek olmayan, yani Newton yasalarına uymayan bir kuvvet. Newton’a göre duran bir cisme etki eden kuvvet o cismin ivme kazanmasına neden olur. Ve yine Newton’a göre hareket halindeki bir cisim, üzerine kuvvet etki etmediği sürece hareketine devam edecektir) ile Kepler yasalarını (Kepler’in gezegensel hareket yasaları, Güneş Sisteminde bulunan gezegenlerin hareketlerini açıklayan üç matematiksel yasadır. Alman matematikçi ve astronom Johannes Kepler tarafından keşfedilmişlerdir) birlikte ele alarak kütle çekim yasasını ortaya koydu. Newton hareket yasaları olarak bilinen eylemsizlik ilkesi, (bir cisme bir kuvvet etki yapmadıkça o cisim ya durur ya da düzgün doğrusal bir devinim yapar” biçimindeki devim bilim yasası) kuvvetin kütle (bir cisimde bulunan madde miktarına kütle denir. m ile gösterilir) ile ivmenin (ivme, hızın zamana göre türevi olarak tanımlanır. Büyüklüğü uzaklık/zaman² olan bir vektörel niceliktir ve cismin hem hızının hem de yönünün şiddetlerindeki değişimini gösterir) çarpımına eşit olduğunu ifade eden yasa ve etki ile tepkinin eşitliği fiziğin en önemli yasalarındandır.

 

Kütle Çekimi

Newton denilince ilk akla kütle çekimi  gelir çünkü fizik tarihinde bu fikir bir devrim yaratmıştır. Newton’dan önce Joannes Kepler, gezegenlerin eliptik hareketlerini salt matematiksel olarak açıklamıştı ama gezegenlerin neden yörüngede (Gökbilimde, bir gökcisminin bir diğerinin kütleçekimi etkisi altında izlediği yola yörünge adı verilir. Eğer gökcismi üzerinde kuvvet uygulayan başka bir etki yoksa, yörünge matematiksel olarak bir konik kesit tanımına uyar) kaldıklarına dair bir açıklama getirmemişti.

Newton kütle çekimini ilk kez 1665 yılında düşündü ama Principia kitabını 1687 tarihine kadar yayınlamadı.

Newton öncelikle Kepler yasaları’nın doğru olması durumunda Güneş ve gezegenler arasında bir çekim kuvveti olması gerektiğini düşündü. Bu tür bir kuvvet olması durumunda gezegenlerin Kepler’in tarif ettiği şekilde hareket edeceğini düşündü ve kütle çekiminin matematiksel ifadesini verdi.

 

Newton Mekaniği

Newton mekaniği yakın çevremizdeki hareketleri açıklayan bir bakış açısıdır, atom altı parçacıkları (Atomdan küçük, atomu da oluşturan maddeler. En çok bilinenleri, alt parçacıklardan oluşan proton, elektron, nötrondur. Yapısı tamamen keşfedilmemiş olanlara örnek foton, bozon, mezon, fermiyon, baryon, graviton) için kuantum mekaniği, (Kuantum mekaniği; madde ve ışığın, atom ve atomaltı seviyelerdeki davranışlarını inceleyen bir bilim dalı. Nicem mekaniği veya dalga mekaniği adlarıyla da anılır) galaktik hareketler için ise görelilik kuramı (klasik fizik biliminin saltık gördüğü kimi şeylerin uzay ve zaman içinde düzenleşik bir dizgenin seçilmesine bağlı olduğunu ve bu seçimin de gözlemciden gözlemciye göre değişebildiğini öne süren, Albert Einstein’ın kurduğu fizik kuramı) uygulanır. Newton mekaniği büyük yıldız ve gezegenlerin yörüngelerini hesaplarken bazı küçük sapmalara neden olmaktadır fakat dünyadaki küçük cisimler ve mühendislik hesaplamalarında bunlar tamamen göz ardı edilebilecek kadar küçüktür.

 

Newton Hareket Yasaları

Newton hareket yasaları olarak bilinen üç yasa şu şekildedir:

  1. Hareketli bir cisim dışarıdan bir kuvvete maruz kalmazsa doğrusal hareketini sürdürür.
  2. Kütlesi “m” olan bir cisme uygulanan “F” kuvveti ile “a” ivmesi arasında F=ma bağıntısı vardır.
  3. Her etkiye karşı ona eşit bir tepki vardır.

Newton’ın hareket yasaları, evrenin bir düzen içinde ve deterministik (matematik veya fizikte deterministik bir sistemden bahsediyorsak eğer, söz konusu sistemin gelecekteki durumlarında olan değişmelerde hiçbir rastlantısallık olmadığından söz ediyoruz demektir. verilen bir noktada, zamanda sistemin durumunun tanımlanması bariz bir biçimde zor olmasına rağmen, fizik kuralları deterministik sistemleri temsil eden diferansiyel denklemlerle tanımlanır) olduğu sonucuna varmış ve sonrasında felsefeyi oldukça etkilemiştir.

 

Optik

Newton bir ışık kaynağından çıkan ışığın bir cisme çarpıp aydınlatması olayına farklı bakmış, ışığın hareket ettiğini ve sonlu bir hızı olduğunu düşünmüştür. Mercek ve prizmalar kullanarak bu ışık tayfını tekrar beyaz ışığa çevirmeyi de başarmıştır.

Newton karanlık bir odada küçük bir delikten gelen güneş ışığını bir prizmadan geçirerek bir renk tayfı oluşturmuş ve gökkuşakları’nın nasıl oluştuğunu açıklamıştır.

 

Newton’un Başlıca Eserleri;

  • Method
  • De Motu Corporum in Gyrum (1684)
  • Philasophiae Naturalis Principia Mathametica (1687)
  • Opticks (1704)
  • Arithmetica Universalis (1707)
  • The System of the World, Optical Lectures, The Chronology of Ancicent Kingdoms, (Amended)  and De mundi systemate(published posthumously in 1728)
  • Obsevations Prophecies Of Daniel and Apocalypse of St. John   (1733)
  • An Historical Account of Two Notable Corruptions of Scripture(1754)
  • Yerçekimi

 

Newton’un Hareket Yasaları Nedir?

Eylemsizlik

Newton’un hareket yasalarının ilki olan eylemsizlik cisimlerin hareket durumları’nın  değiştirilmesine karşı gösterdiği dirençtir. Hareket durumu bir cismin hızıdır (hem sürati hem de yönüdür). Öyleyse eylemsizlik bir cismin süratinin ya da yönünün değişmesine karşı koymasıdır.

Eylemsizliği düşünürken iki durumdan bahsedebiliriz:

  1. Cisim duruyordur, hızı sıfırdır, v=0.
  2. Cisim sabit hızla belli bir yönde hareket ediyordur, v = sabit.

Eğer bir cismin üzerine etkiyen bileşke kuvvet sıfırsa yani dengelenmiş kuvvetlerin etkisinde ise. cisim:

  • duruyorsa durmaya
  • sabit hızla gidiyorsa aynı sabit hızla gitmeye devam eder, sürati ve yönü değişmez.

Net kuvvet yoksa, sabit hızla giden bir cisim sonsuza kadar aynı yönde aynı hızla hareket etmeye devam eder.

Bir cismin hızı’nın değişmesine ivme olarak adlandırmıştık, öyleyse eylemsizlik ilkesi bize bir cismin üzerindeki net kuvvet sıfırsa ivmesinin de sıfır olduğunu söyler.

 Sabit hızla giden (düzgün doğrusal hareket yapan) ya da duran her cismin üzerindeki net kuvvet sıfırdır, cisim dengelenmiş kuvvetlerin etkisi altındadır. Bir cismin hareketine devam edebilmesi için net kuvvet uygulamak gerekmez, eğer sabit hızla gidiyorsa üzerinde net kuvvet olmadan cisim hareketine devam eder.

 

F=ma

Newton’un hareket yasaları, ikinci yasayla devam ediyor. Buna dinamiğin temel ilkesi de denir. Birinci yasada dengelenmiş kuvvetlerin etkisinde bir cismin hızının değişmediği yani ivmesinin sıfır olduğunu öğrenmiştik. İkinci yasa, bir cismin üzerine etkiyen dengelenmemiş kuvvetler varsa hareket durumunun değişeceğini söyler. Net kuvvet sıfırdan farklıysa cisim ivme’lenir. İvmelenme miktarı uygulanan kuvvetle doğru cismin kütlesiyle ters orantılıdır. Kuvvet ne kadar büyükse ivme o kadar büyük, kütle ne kadar büyükse ivme o kadar küçük olur. Matematiksel ifadesi Fnet = ma şeklindedir. (F=ma yazıldığında aslında Fnet kastedilmektedir.)

Bir cismi dururken harekete geçirmek, hareket ederken hızlandırmak ya da yavaşlatmak ve yönünü değiştirmek için cisme mutlaka bir kuvvet uygulanması anlamına gelir. Tersinden söylersek eğer bir cisme uygulanan bileşke kuvvet sıfırdan farklıysa cisim mutlaka ivme kazanır.

Kütlenin tanımı da ikinci hareket yasasından gelir. Kütle, net kuvvetin ivmeye oranıdır.

Net kuvvet vektörüyle ivme vektörünün yönü her zaman aynıdır. İvmenin yönünü bilirseniz net kuvvetin yönünü de bilirsiniz.

Birinci yasa, ikinci yasanın özel bir durumudur. Fnet=ma denkleminde a=0 olursa Fnet = 0 olmak zorundadır.

Kuvvetin biriminin Newton (N) olduğunu öğrenmiştik. Şimdi Newton biriminin aslında kilogram-metre bölü saniye kareye (kgm/s2) eşit olduğunu da görüyoruz.

 

Etki Tepki

Newton’un hareket yasalarının üçüncüsü kuvvetlerin daima çiftler halinde olduğunu söyler. Asla tek başına bir kuvvet bulunmaz. Kuvvet iki cicim arasındaki etkileşimdir. Bu nedenle eğer birinci cisim ikinci cisme bir kuvvet uygularsa (etki), ikinci cisim de birinci cisme kuvvet uygular (tepki). Ancak etki ve tepki kuvvetleri aynı cisim üzerine uygulanmaz, farklı cisimler üzerine uygulanır. Bu nedenle etki-tepki kuvvet çiftleri dengelenmiş kuvvet oluşturmak zorunda değildir.

 

 

 Newton’un Beşiği Nedir?
Newton’un beşiği, adını Isaac Newton’tan alan, momentumun korunumu’nun incelendiği ve basit sarkaçların yan yana bağlanması ile oluşan çoklu sarkaçtır. Animasyonlu resimde de göründüğü gibi, tipik bir Newton’un beşiği, basit bir fizik kanuna göre çalışmaktadır.
Toplar, tek bir çizgide hareket ederler. Aynı hizada ve bir sarkaçta yer alan birkaç toptan meydana gelen beşikte, bir top kaldırıldığında topa bir enerji yüklenir. Kaldırılan top, diğer topa değeceği sırada bu enerji, kinetik enerjiye (devinmekte olan bir cismin enerjisi, cismin devinimini sağlayan ya da devinen bir cisimde bulunan enerji) dönüşür. Birinci top, ikinci topa değdiğinde momentumu, (Klasik mekanikte momentum ya da devinirlik, bir nesnenin kütlesi ve hızının çarpımıdır;. Hız gibi, momentum da vektörel bir niceliktir, yani büyüklüğünün yanı sıra bir yöne de sahiptir) bu topa geçer. Bu şekilde en son topa kadar geçer. Son top aldığı momentum transferi sonucu havaya kalkar ve aynı şekilde oluşan momentum transferi, bu defa sondan başlayarak ilk topa doğru gider.

Hareketi

Eğer bir bilye çekilip bırakılırsa, düşer ve diğer bilyelere vurduğunda tamamen durur. Dizinin zıt yönündeki son bilye ise ilk çarpan topun hızını alır ve ilk topun izleyeceği şekilde bir kavisle sallanır. Ortadaki bilyeler sabit kalır. Hatta ortadaki toplar sabitlense bile beşik çalışmaya devam eder. Bu da sezgilere aykırıdır – hareket etmeden hareketi iletmek. İlk defa gözlemleyen bir kişi bunu görsel olarak ilgi çekici ve sezgilere aykırı bulabilir. Eğer birisi bir insan kuyruğunun sonundan ileriye doğru ittirirse, sondaki insanın kinetik enerjiye  maruz kalacağı yerine bütün insanların ileriye hareketleneceğini düşünür. Aslında meydana gelen şey, ilk darbeden oluşan şokun diğer bilyelerin içinden yayılması. Otobüs kuyruğundaki insanların aksine çelik gibi sert maddeler bu iletimde gayet başarılıdır. Şok dalgası bir vasıtanın içerisinde ses hızıyla hareket eder. Sesin çelik içindeki hızı (ortalama 4699 m/s) havadaki hızından daha yüksektir. İnsan algısı için birkaç santimetre hareket etme süresi çok küçüktür, tıpkı şok dalgası bilyelerin içinden geçerken bilyeler’deki fiziksel bozulmalarda olduğu gibi. Gerçek dünyada bu işlemlerin hiçbiri mükemmel verimlilikte değildir. Kuvvet asılı tellerde, havanın sürtünmesi’nde ve ses oluşumunda kayıplar verir. Sonuncusu apaçıktır ki bilyelerin çıtlama seslerini duyarız. Salınımın sonlarına doğru ortadaki toplar bile hafiften hareket eder.

Bundan başka ilgi çekici kısım ise aynı anda birden fazla bilyeyi hareket ettirmektir. İki bilye ile zıt yönde tam iki bilye zıplar ve geri gelir. Tatmin edici şekilde simetrik olmasına karşın, zıt yöndeki tek bir bilyenin 2 kat daha hızlı gitmemesi’nin sebebi momentum’un ve enerjinin aynı anda korunumudur.

          

 

You may also like

Share

1 YORUM

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here