AYNI KÜTLELİ CİSİMLERDE DEĞİŞİM


Ağırlık, kütleye sahip cisimlerin yerçekimine bağlı fonksiyonu ise; farklı kütleli cisimler (mesela 10 ton kamyon ile 1 gram taş) sürtünmeyi hesaba katmazsak, neden eşit hızda düşüyorlar? Yere aynı zamanda varıyorlar? Kütlesi fazla olanın daha hızlı düşmesi gerekmez mi? (Ayhan Küflüoğlu)

Bilindiği gibi, duran cisimler kendiliğinden harekete geçmezler. Sabit hızla hareket halinde olanlar da, kendiliğinden hızlarını arttırmazlar. Maddenin bir bakıma ‘tembel’ anlamında ‘atalet’ sahibi olduğu söylenir. Öte yandan, duran bir cismi harekete geçirmek için, başlangıçta sıfır olan hızını arttırmak, yani cismi ivmelendirmek gerekir. Bunun için, yani cismin ‘tembel’liğini yenmek için de üzerinde bir kuvvet uygulamak lazımdır. Belli bir cisme bunu yaptığımızda; cismin kazandığı ivmenin (a) üzerindeki kuvvetle (F) doğru orantılı olduğu görülür. Aradaki orantı katsayısına cismin ‘atalet kütlesi’ (m) deniyor: F=m.a. Yani, kütle; cisme uygulanan kuvvetin, kuvvet yönündeki ivmeye oranı oluyor. Bu durumda, belli bir kuvvet için kütle arttıkça ivmenin azalmasını; o belli kuvvet karşısında ivmelenmek açısından daha büyük bir ‘tembellik’ ya da ataletle karşı karşıya olduğumuz şeklinde düşünmek mümkün.

Belli bir cisme etki eden yerçekimi kuvveti ise, cismin ‘kütleçekimsel kütle’siyle doğru orantılı ve bu orantı katsayısı, deniz seviyesinde g değerine sahip. Yani: F=m.g. Cismin dikey olarak ivmelenip düşmesine yol açan bu kuvvet olduğuna göre; ivmeyi bulmak için bu kuvveti cismin ‘atalet kütlesi’ne bölmek gerekir. ‘Kütleçekimsel’ ve ‘atalet’ kütleleri eşit olduğundan: a=F/m=mg/m=g. Görüldüğü gibi, yerçekimi kuvveti altında boşluktaki ivme, cismin kütlesinden bağımsız olup, tüm cisimler için aynı. O yüzden, farklı cisimlerin boşluktaki düşüşleri sırasında; yol boyunca eş konumlardaki hızları ve dolayısıyla yere ulaşma süreleri de aynı.