Gravitasyon ve ya yerçekimi nedir? Gravitasyonun özellikleri, cisimlere etkileri ve evrendeki yeri, merkezi neresidir, hakkında bilgi.
Gravitasyon (Yerçekimi)
Bir cismin bir başka cismi kendine doğru çekme gücüne denir. Çekim olayının oluşabilmesi için en az iki ya da daha çok sayıda cismin, birbirini etkilemesi gerekir. Çekim olayı birbirini etkileyen cisimlerin fiziksel yapılarına göre değişik isimler alır. Elektrik yükleri arasındaki çekime elektriksel çekim, mıknatıs kutupları arasındaki çekime ise manyetik çekim adı verilir. Her iki olayda çekme kuvvetleri Coulomb Yasası ile belirlenir. Bir başka çekim olayı da belirli bir kütleye sahip cisimler arasında oluşur. Cisimler arasındaki bu tür çekim etkisinin varlığı 16. yüzyıl ortalarında Nikolas Kopernik (1453-1543) ve 17. yüzyıl başlarında da Johannes Kepler tarafından (1571-1630) gözlemlere dayanarak ortaya kondu.
Kaynak: pixabay.com
Olayın matematiksel açıklamaları ise Sir Isaac Newton tarafından (1642-1727) yapıldı. Kepler’e göre; ay, bir yandan Yer’e bağlı olarak hareket ederken, öte yandan yerküre üzerindeki suların kabarmasına da neden olur. Kepler aynı gözlemi, yerkürede bulunan cisimler üzerinde de yaparak tüm cisimlerin yer tarafından çekildiği sonucuna vardı. Kepler’in bu gözlemlere dayanarak vardığı sonuçlar, günümüzde kütleler arasındaki genel çekim; genel çekim ya da çekim-gravitasyon yasasının temelini oluşturdu.
Isaac Newton
Olay, Isaac Newton’un ortaya koyduğu matematiksel eşitliğe bir başka deyişle Newton’un genel çekim yasasına uygun olarak oluşur. Isaac Newton; kütleler arasında etki eden çekim kuvvetini veren bağıntıyı, ayın yerküre çevresindeki dolanımını hesaplayarak doğruladı. Yerküre üzerinde bulunan cisimler arasındaki çekim kuvvetleri çok küçüktür. Öte yandan, kütlesi kendi merkezinde toplandığı varsayılan Yer’in, üzerindeki cisimlere uyguladığı bu çekim kuvveti, onların ağırlığını oluşturur. Yer’in tam bir küresel yapıya sahip olmayıp oval yapıda olması nedeniyle bir cismin ağırlığı, bulunduğu yere göre değişir. Çok küçük çekim kuvvetleri laboratuvarlarda, duyarlı döner terazilerle ölçülebilir.
İngiliz fizik bilgini Henry Cavendish’in (1731-1810) geliştirdiği döner terazi (Cavendish Terazisi) bu amaçla kullanılan aygıtlardan birisidir. Laboratuvarlarda, iki küçük kütle arasındaki çekim kuvvetlerinin ölçülebilmesi, evrensel çekim sabiti (G)’nin ve buradan da yerin kütlesinin hesaplanmasını sağladı.
Atom ve moleküller arasında da çekim etkisi vardır. Bir cismi oluşturan atom ya da moleküllerin bir arada bulunmalarını sağlayan bu tür çekim kuvvetlerine kokezyon kuvvetleri denir. Kokezyon kuvvetleri çok büyük çekim kuvvetleridir. Yerden yeterli uzaklıkta bulunan bir cisim, bu nedenle yerçekiminin etkisinden hemen hemen kurtulmuş olacağından ağırlıksız bir cisim gibi davranır (Çekimsizlik). Bunun nedeni g yerçekimi ivmesinin (R+r)2 ile ters orantılı olarak değişmesine bağlı olarak yerden yeteri kadar büyük uzaklıklarda çok küçük değerler almasıdır. Yerküre üzerinde g yaklaşık 9.75 m/s2 ile 10.00 m/s2 arasında değişen değerler alır. Buna karşılık ay yüzeyi üzerinde çekim ivmesinin değeri, yerçekimi ivmesinin yaklaşık 1/6’sına eşittir. Bu nedenle m kütleli bir cisim ay yüzeyinde, yer yüzeyindekinden 6 kez daha küçük bir kuvvetle çekilir.
Kaynak: pixabay.com
Yer çekimi
Yer çekimi bizi dünya zemininde tutan kuvvete verilen isimdir. Aslında her şeyin diğer şeyleri çeken bir kuvveti vardır; iki kişi bile birbirine doğru çekim kuvvetine sahiptir. Cisim büyüdükçe kuvvet artar, yani dünya bizlerin birbirimize uyguladığımız kuvvetten çok daha fazlasını bize uygular.
Bizi gezegenimizin zeminine çeken kuvvet kilomuzu belirler, kendimizi ağır hissetmemize neden olur. Kilomuz nerede durduğumuza bağlı olarak değişir, çünkü dünyanın merkezinden uzaklaştıkça ağırlık azalır. Kuzey Kutup noktasında bulunan bir insan ekvator‘a gittikçe kilosunda az da olsa bir düşme gözlenir. Yine bir dağa tırmandığında da kiloda düşme olur.
Dünyadan daha küçük diğer gezegenlerde daha az yer çekimi kuvveti vardır. Bu nedenle o gezegenlerde daha hafif çekeriz. Daha büyük bir gezegendeyse daha ağır çekebiliriz. Ancak dünyada vücut ağırlıklarımız sabit kalır. Dünyadaki ağırlığınız Ay’daki ağırlığınızın altı katıdır, Jüpiter gezegenindeyse dünyadaki kilonuzun üç katı daha ağır çekersiniz.
Yer çekimi ve evren
Dünyadaki yer çekimi kuvveti, Ay’ın yörüngesinde kalarak Dünyanın çevresinde dönmesini sağlar ve Güneş’in çekim kuvveti de Dünya ve diğer gezegenleri yörüngesinde tutar. Yer çekimi ayrıca Güneş ve 100.000 başka yıldızı galaksi adı verilen dev bir küme hâlinde tutmayı başarır. Aslında yer çekimi onları oluşturan toz ve gazları bir araya çekmemiş olsaydı Güneş ve gezegenler baştan beri var olamayacaklardı.
Yer çekiminin merkezi
İnce bir kirişin üzerinde dengede durabilirsiniz; çünkü yer çekimi kuvveti kirişin her iki tarafından eşit miktarda çekme kuvveti uygular. Böylece düşmezsiniz. Bir kalem de diğer bir kalemin üzerine çapraz şekilde konulduğunda ağırlık merkezi bulunduğu takdirde düşmeden dengede durabilir. Kalemlerin kesişerek dengede durdukları yere ağırlık merkezi adı verilir. Tüm ağırlık o noktaya odaklanmış gibi görünür. Uçlardan birine bir parça oyun hamuru koyarsanız denge başka bir noktada bulunacaktır; çünkü fazla ağırlık, ağırlık merkezinin yerini değiştirir.
♦İnsanlar ağırlık sözcüğünü genellikle kütle karşılığı kullanır. Kütle bir şeydeki madde miktarıdır. Ağırlık ise dünyanın bize uyguladığı yer çekimi kuvvetidir. Bir şeyin madde miktarı arttıkça o şeye uygulanan yer çekimi kuvveti de, o şeyin ağırlığı da artar.
