Yerçekimi nasıl çalışır?

Yerçekimi kuvveti doğada var olan en zayıf etkileşimdir ve iki cismin birbirini çekmesine neden olan şeydir. Hepimiz elimizde tuttuğumuz bir nesneyi düşürdüğümüz birçok deneyimi yaşadık. Sonra olan şey nesnenin düşmesi ve yere çarpmasıdır. Isaac Newton'un elmasını duymuşsunuzdur, bu hikaye bir ağacın altında oturan ve bir elmanın çimlere düşmesini izleyen İngiliz fizikçiyle ilgilidir. Daha sonra elmanın neden düştüğünü ama Ay'ın neden düşmediğini merak ettiği söylenir. Ve oradan yerçekimi üzerine araştırmalarına başlamıştır.

Bildiğimiz, Newton ve Galileo'nun tespit ettiği şey, yer çekiminin ivmeye neden olduğudur. Başlangıçta elinizde olan nesne, tutuşunuzu bıraktığınızda ivmelenerek düşer. Başta da belirttiğim gibi, yer çekimi kuvveti iki nesnenin birbirini çekmesine neden olan şeydir. Ve bu çekim veya kuvvet iki şeye bağlıdır: bu durumda, Dünya'nın kütlesi ve elinizin bıraktığı nesnenin kütlesi.

İvmenin düşen cismin kütlesinden bağımsız olduğunu bilmek önemlidir. Çok büyük bir şeyi ivmelendirmek istiyorsam, çok fazla kuvvet uygulamam gerekir; daha küçük bir şeyi ivmelendirmek istiyorsam, daha az kuvvet uygulamam gerekir, ancak ivme aynıdır. Galileo, Pisa Kulesi'ne tırmanıp farklı kütlelerdeki metal topları düşürdüğünde, yerçekiminin neden olduğu ivmenin aynı olması nedeniyle iniş süresinin düşen cismin kütlesinden bağımsız olduğunu gösterdiğinde bunu göstermiştir . Neden tüy veya ağaç yaprağı düşürmediğini merak ediyorsanız, açıklaması sürtünmenin ek etkisinden endişe etmemek için bunu yapmamış olmasıdır.

Gerçekte, bir şey düştüğünde, ikisi de hareket eder: Dünya hareket eder ve düşen nesne hareket eder. Mesele şu ki, elinizden düşen küçük nesnenin muazzam Dünya'ya uyguladığı yerçekimi çok küçüktür, bu yüzden bunu fark etmeyiz.

Benzer kütlelere sahip iki şeyi karşılaştırdığımızda, örneğin Ay'ın Dünya'nın etrafında dönmesi gibi, işler değişir. Ay neden düşmez? Bunun açıklaması, Ay'ın Güneş Sistemi'nde oluştuğunda sabit olmamasıdır; belirli bir hızda dönüyordu. Bu dönüş, Ay'ın düşmesini engelleyen şeydir. Ancak, dönmesini sağlayan şey yerçekimi kuvvetidir. Bu, rodeodaki bir kovboyun kementine benzer: Kementi döndürdüğünde, kement düşmez. Dünya'nın Ay üzerindeki yerçekiminin de benzer bir etkisi vardır.

Şimdiye kadar size açıkladığım şey Galileo ve Newton tarafından keşfedilen fiziktir. Ancak Einstein sahneye çıktığında, işler değişir. Einstein'ın yerçekimi de zamanı değiştirir çünkü teorisine göre yerçekimi, uzay-zamanın eğriliğinin bir etkisidir. Gösterdiği gibi, yerçekimi alanı çok güçlü olduğunda, zaman daha yavaş geçer.

Elinizden bıraktığınızda elinizden düşen bir nesneyi düşünürsek, düz bir çizgide düşüyor gibi görünür, ancak gerçekte öyle değildir. Yerçekimi kuvvetindeki küçük değişiklikleri görebilseydik, bunların yanında küçük sapmaların da meydana geldiğini görürdük. Bunlar bize düz çizgiler gibi görünse de, bizimki gibi eğri bir uzay-zamanda, tam olarak öyle değildirler. Bunlar, bir küre veya silindir üzerine düz bir çizgi çizdiğinizde olduğu gibi, o geometriye uyarlanmış düz çizgilerdir.

İlginizi çekebilecek bir diğer konu ise yerçekimi ile ağırlık arasındaki ilişkidir. Ağırlığınız tam olarak Dünya'nın sizi çektiği kuvvettir. Ay'da olsaydınız, ağırlığınız daha az olurdu çünkü uydumuz gezegenimizden çok daha küçük bir kütleye sahip olduğundan uyguladığı yerçekimi kuvveti de öyledir. Ve bu yüzden her yerde aynı kütleye sahip olan astronotlar Ay'da Dünya'dakinden daha az ağırlığa sahiptir, çünkü iki gök cisminin farklı kütleleri vardır. Her iki cismi oluşturan parçacıkların astronotun kütlesini çektiğini ve onu kendine çektiğini hayal edebilirsiniz. Ay'da, Dünya'dakinden daha az parçacık bu çekimi uygular, bu yüzden yerçekimi kuvveti daha azdır.

Ruth Lazkoz fizik alanında doktora derecesine sahiptir ve Bask Ülkesi Üniversitesi'nde profesördür.

Koordinasyon ve yazım: Victoria Toro .

Francisco Gómez tarafından e-posta yoluyla gönderilen soru .

Nosotras Respondemos , L'Oréal-Unesco 'Bilimdeki Kadınlar İçin' programı ve Bristol Myers Squibb tarafından desteklenen, okuyucuların bilim ve teknoloji hakkındaki sorularını yanıtlayan haftalık bir bilim danışmanlığıdır . Bu sorular, AMIT (Kadın Araştırmacılar ve Teknolojistler Derneği) üyesi bilim insanları ve teknoloji uzmanları tarafından yanıtlanmaktadır . Sorularınızı [email protected] adresine veya X #nosotrasrespondemos etiketiyle gönderin.