İvme Nedir? İvme Hakkında Genel Bilgiler

Liseye başlarsınız, fizik hocanız bir gün gelir ve tahtaya konu başlığı olarak kuvvet ve hareket yazar. Ardından anlatır da anlatır. “Hız ve sürat arasındaki fark şudur arkadaşlar, hız-zaman grafiği böyle çizilir, bu grafiği konum-zaman grafiğine böyle dönüştürürsünüz ya da V = A × T’ dir, yani ivme birim zamandaki hız değişimidir. “ diyerek size bir güzel ezberlettirir.

Daha sonrası tabii ki basit; sayıları formüldeki doğru yerlere koy, grafiği çiz ve iyi not al. Peki her şey bu kadar basit mi? Yani “klasik fizik” diye tanımlayarak  Newton fiziğinde barınan temel kavramları bu kadar kolay tanımlayabilir miyiz? Bu yazımızda “ivme” kavramı üzerine yanlış bilinenleri doğruya çevirmeyi planlıyoruz. Keyifli okumalar dileriz.

Yasaklı Bölgeler

Sizlere daha önceki yazılarımda, kuramsal fiziğin gelişmesi için hayal gücüne ihtiyaç duyduğunu anlatmıştım. Daha doğrusu, iyi bir okursanız ve okuduğunuz kaynaklar güvenilir ise kuramsal fizikte düşünce yapısı olarak bir fizikçi rolüne bürünebileceğinizi söylemiştim. Ancak konu Fizik ise yanlış olan en ufak bir bilgi sizi gerçekliğin yer almadığı limanlara sürükleyebilir. O yüzden fizikte bazı yasaklı bölgeler var desek bence yanlış olmaz. Örneğin; hareket gibi , zaman gibi ya da entropi gibi konular. Eminim ki daha öncesinde bu konular üzerine “net” yorumlar dinlemiş “net” yazılar okumuşsunuzdur. Ancak durum bazen gözüktüğü kadar net olmayabiliyor. Bu konular üzerine okumak ip cambazlığına benzer; en ufak yapılacak  hata iyi sonuçlanmaz. Anlatmak ve aktarmak istediğim bazı hususları sizlere yansıttığıma göre artık yazıya başlayabiliriz.

İlginizi çekebilir: Zaman Nedir?

İvme Nedir ?

Günlük hayata dönüp biraz fiziksel terimlerden kaçmak istersek; kalkışa geçen bir uçakta veya fren yapılan bir arabada bulunduysanız, hissettikleriniz “ivme“ kazandığınız durumlara örnektir. Yani, hızın değiştiği herhangi bir süreci “ivme” olarak adlandırırız. Hız kavramı da sürat ve yön içerdiğinden,  ivmelenmenizin sadece iki yolu vardır: süratinizi değiştirmek veya yönünüzü değiştirmek (veya her ikisini).

İvme nedir?
İvme nedir?

Örnek vermek gerekirse; diyelim ki bir uçaktasınız ve bulunduğunuz uçak 600 km/s hızla gidiyor olsun. Tanımdan da fark edebileceğiniz üzere bu durumdaki ivmeniz 0’dır. İstediğiniz kadar hızlı gidin (tabii ki maksimum hız seviyesi olan ışık hızının altında bir hızda)  eğer ortada herhangi bir hız veya yön değişimi yoksa ivme de yoktur. Buraya kadar her şeyin mantığınıza oturduğunu düşünüyorum.

Peki İvme hakkındaki kafa karıştırıcı olan şey nedir ?

Burada problem, insanların ivme kavramını anlamaması değildir. Çoğu kişi ivme hakkında bir fikre sahiptir, ancak genelde bu konudaki düşünceler yanlıştır. Mark Twain’in söylemiş olduğu gibi, “Başımızı derde sokan bilmediğimiz şeyler değildir. Bildiğimizden emin olduğumuz doğru olmayan şeylerdir.”.

İvme konusundaki problem şudur: İvme ve hız aynı şey değil mi? Görüşü yanlıştır. İnsanlar genelde, eğer bir nesnenin hızı büyükse, bu durumda ivmenin de büyük olması gerektiğini düşünür. Ancak durum böyle değildir. İvmeyi belirleyen hızın değeri değil “değişimidir”.

İlginizi çekebilir: Işık Ne Kadar Hızlıdır? Işık Hızı Hakkında Her Şey

İvme söz konusu olduğunda bir diğer yanlış anlama:

İvmenin negatif veya pozitif olmasıyla ilgilidir. (Buradaki pozitif-negatif kavramları doğrultuyu yani yönü belirtir!) İnsanlar genelde, “Eğer ivme negatifse bu durumda nesne yavaşlamaktadır ve eğer ivme pozitifse bu durumda nesne hızlanmaktadır.“ diye düşünür. Ancak, ivmesi negatif olan bir nesne hızlanıyor olabilir ve ivmesi pozitif olan bir nesne yavaşlıyor olabilir. Peki neden böyle? İvmenin, süratteki değişim ile aynı yönü gösteren bir vektör olduğu gerçeğini düşünün. Bu, sürate ekleyeceğinizi veya süratten çıkaracağınızı (bağıl kuvvet konusundaki toplama gibi) belirleyen şeyin, ivmenin yönü olduğu anlamına gelir.

Matematiksel olarak, ivmenin negatif olması süratin mevcut değerinden çıkaracağınız ve ivmenin pozitif olması süratin mevcut değerine ekleyeceğiniz anlamını taşır. Eğer başlangıçtaki sürat zaten negatifse, süratin değerinden çıkarmak nesnenin hızını yükseltebilir; zira bu, büyüklüğün artmasına yol açacaktır. Anlaması güç gibi gözükse de basit bir iki düşünceyle, mesela kendinizi bir arabada hayal edip ivmelenme durumlarını düşünürseniz, bunları mantığınıza zorlanmadan yerleştirebilirsiniz.

İvme nedir? İvme hakkında genel bilgiler
İvme nedir? İvme hakkında genel bilgiler

İvmelenme ve Kütle Çekim

Görelilik kavramı denilince aklımıza ilk gelmesi gereken isim sizlerin de bildiği gibi Galileo’dur. Einstein’ ın kütle çekim ve göreliliğin birleştirilmesi üzerine yaptığı çalışmalar, onu  Galileo tarafından keşfedilen “hareketin ve hareketsizliğin özdeşliği“ konusuna geri getirmişti. Galileo’nun fikri sadece sabit hızlı doğrusal hareketleri kapsıyordu. Peki ivmelenen hareketler? Einstein bunun üzerine düşünmeye ve çalışmaya başladı. Einstein bu tarz hareketlerde hız ve hareket yönünün değişebileceğini biliyordu. O zaman ivmelenen ve ivmelenmeyen hareketler arasında bir fark olmalıydı?

Bu hatalı bir yaklaşım olarak görülebilir. Çünkü: Sabit hızlı hareketi hissedemeyiz ancak ivmenin etkileri gayet belirgindir. Uçak kalkarken koltuğa doğru itildiğimizi hissederiz ya da asansör yükselmeye başladığında ivmeyi bizi yere bastıran bir “ek kuvvet” olarak algılarız.

Einstein tam bu noktada şunu kavradı; “İvmenin etkileri kütle çekimin etkilerinden ayırt edilemiyordu!” Yani? Bir asansörde olduğunuzu hayal edin ve siz içerideyken asansörü tutan kablolar kopsun. Serbest düşüş süresince asansörün içindeki herkes kendini ağırlıksız hissedecektir; aynen yörüngede bulunan astronotlar gibi.

Diğer bir deyişle, düşen bir asansörün ivmesi kütle çekimin tüm etkilerini yok etmektedir.  Einstein buradan “eşdeğerlik ilkesi“ olarak adlandırdığı ilkeyi çıkardı ve bu ilkeye göre: İvmelenmenin etkileri kütle çekimin etkilerinden ayırt edilemez (Ancak burada bir püf nokta var; eşdeğerlik ilkesi ancak uzayın küçük bölgeleri ve kısa zaman aralıkları için geçerlidir. Eğer yeterince uzun süre düşer ve çekim gücündeki değişimi fark edebilirseniz, kütle çekimi ve ivmelenmeyi birbirinden ayırt edebilirsiniz.).

Son Olarak

Anlayacağınız üzere o “F = M × A“ formülündeki bir harf çok fazla şey ifade ediyor.

İlginizi çekebilir: İvme Ölçer Nedir ve Nasıl Çalışır?

Bizimle kalın, BİLİMLE kalın.

Alper Kirlioğlu

Mars’ta Astronotların İhtiyaç Duyacağı Yiyecek ve Su Nasıl Sağlanır ?

Süpernova Nedir? Süpernovalar Hakkında Tüm Detaylar