Dönem Ödevim

Newton ve Elma

Genel çekim yasası Isaac Newton'a ait, bunu biliyoruz.Bu yasa hep elma öyküsüyle beraber anılagelmiştir . Oysa bu yasanın Newton'un kafasında nasıl şekillendiğini düşünürken bütün marifetin o elmaya ait olduğunu sanmamak gerekir .Çünkü o sıralarda Newton'un aklı hep genel çekimle meşguldü.Bu yasanın ortaya çıkışına bakarken Newton'un o anda düşünmüş olduğu şeyin önemini iyi anlamak gerekir.O sırada ne biliyordu ve yerçekimi teorisinin açıkladığı neydi?



Bunun anahtarı Kepler'deydi-Kepler 20 yıl boyunca yaptığı zahmetli gözlemler ve bitmeyen hesaplamalarla gezegensel hareketin üç kanununu bulabilmişti.
Bu kanunlar 1609'da yayımlanmış ve ilan edilmişti:
1.Gezegenler Güneşin çevresinde elipslerde hareket eder ve Güneş bu eliptik yörüngelerden birinin odak noktasındadır.
2.Güneş ile bir gezegen arasında çizilen bir doğru eşit zamanlarda eşit alanlar oluşturur.
3.Bir gezegenin yörüngesinin tamamını kat etmesi için gereken zamanın karesi, gezegenin güneşten yaklaşık uzaklığının küpüyle orantılıdır.Yani: R3 / T2 =K (sabit)

Bu sırada ,tekrar dünyaya dönersek, eğri Pisa Kulesi'nden esinlendiği söylenen Galileo, düşen bir cismin sabit bir oranda hız kazandığı düşüncesini deneylerle sağlamıştı.Aynı zamanda düşen bir top güllesinin parabolik yolu için de bir formül tür etmişti.
Newton'un dehası Kepler kanunları ile Galileo'nun bulgularını biraraya getirmekti.Bir ağaç dalından düşen elmanın kendisine getirdiği yerçekimi düşüncesi, Ay'ı Dünya etrafında ve gezegenleri Güneş etrafında tutan kuvvetle aynı olarak görülecek ti.Dünya'ya uygulanan kanunlar gök cisimlerine de uygulandı.Atılan bir adımla anlayışımız artık yerküreyle sınırlı deeğildi,bütün evrene yayılmıştı.

Newton düşüncelerini 20 yıl boyunca yayımlamadı.Bu 20 yıl boyunca ilk kavrayışı kapsamlı bir sisteme dönüştü.Başyapıtı Principia'da yayımlanan budur. Burada Newton, Kepler ve Galileo'dan bir adım daha ileri giderek ,kendi bulgularını yerini alan,kendisine ait üç kanun ileri sürdü.

Newton'un birinci hareket kanunu ,bir cismin dışarıdan uygulanan bir kuvvete maruz kalmadığı sürece ,doğru bir çizgi boyunca sabit bir hızla hareket ettiğini ileri sürer.Şeyler ,uzakta hareket ediyorlardı ,çünkü ilk hareket verildiği andan sonra onları durduracak bir şey yoktu.İlk kez göklerdeki cisimlerin hareketi açıklanıyordu. Ancak üç yüzyıl sonra bu ilk hareketin nasıl varolduğu Büyük Patlama Teorisiyle açıklanabilecekti.
Newton'un ikinci hareket kanunu, hareket halindeki bir cismin momentumundaki (kütle x hız) değişim oranının cisme uygulanan kuvvetle orantılı olduğunu ileri sürer.Başka bir deyişle duran ya da hareket halindeki bir cisme uygulanan kesintisiz ku vvetin etkisi o cisme hız kazandırır.Galileo ,eğri Pisa Kulesinden aşağıya cisimler attığında keşfetmişti; yerçekiminin çekim kuvveti bir cisme hız kazandırıyordu.Ay Dünya çevresinde yörüngede dönerken aynı şey olur.

Yerçekiminin (g) sürekli etkileyen kuvveti Ay'ı Dünya'ya doğru hız kazanmaya iter, ama ayın momentumu (kütle x hız) onun yörüngede kalmasını etkiler.Sonuç olarak ortaya çıkan kuvvetlerin sürekli dengesi onu yörüngede tutar.
Burada iş gören yer çekimi kuvvetini bulmak için Newton'un Ay'ın momentumunun değişim oranını hesaplaması gerekiyordu. Ayın yörüngesi düzensiz bir elips olduğuna göre, burada bir eğri halinde hareket eden cismin hızını hesaplamak gerekirdi.Bu, b u problemin ,Newton'un yeni keşfettiği akışlar kuramında ve geliştirilen differential calculus işleminde kullanılan ,en eski çözümlerden biriydi.

Newton'un üçüncü hareket kanunu ise ,bir cismin bir başka cisme kuvvet uygularsa ikinci cismin de birincisine eşit ve ters yönlü bir tepki kuvveti uygulayacağını ileri sürer.
Bu üç temel kanunu uygulayarak ,Newton ,sonunda çekim kuvvetinin iki cisim arasında nasıl etkili olduğunun kararını verebildi.Bunun iki cismin kütlelerinin çarpımıyla doğru orantılı ve iki cismin merkezleri arasındaki uzaklığın karesiyle ters or antılı olduğunu gösterdi.Bu,ünlü formülünde (gününün e = m.c2 'si) ifade edilmişti: G.m1.m2 F = d2

F, yerçekimi kuvveti ;m1 ve m2 Dünya ile Ay'ın kütleleri; d ikisinin merkezleri arasındaki uzaklık ve G yerçekimi sabitidir.Onu bu formüle yönelten ters kare ilişkisi olasılığıydı - ve bu belki de düşen elmanın uyandırdığı ilk far kındalık olabilir. -.Newton yerçekimi düşüncesini bir parıltıyla anlamadı ; ama onu yerçekimi kanunuyla sonuçlanan bu uzun ve karmaşık matematik yolculuğuna çıkaran bu deneyim olmuştu.Öyle olsa da ,İngiliz fizikçisi Cavendish'in yerçekimi sabiti G'nin de ğerini belirlemeyi başarmasından bir yüzyıl önceydi.Bununla birlikte ,bu tamamlanmamışlık Newton'u yeni kanununun iddialarını ileri sürmekten alıkoymadı:Yerçekimi kanununun bütün evrende uygulandığını iddia etti.Kuşkusuz,bu bir hipotezdi:Newton'un hesa plamaları bütünüyle Ay ve o zamana dek keşfedilmiş gezegenlerin gözlemlerine dayanıyordu.
İşte, Dünyamızın ve diğer gezegenlerin hatta galaksilerin hareketlerini açıklayan ve oluşumu temelde Newton etrafında dönen genel çekim yasasının öyküsü...