Serbest Düşme Nedir?

Aristo (384-322 M.Ö.) ağır cisimler, hafif cisimlerden önce düşer diyerek 1602’lere kadar sürecek olan fikri ortaya attı. Bunu çürüten ise Galileo Galilei (1564-1642) oldu. 

Peki, Galilei ne yaptı ve çıkardığı sonuç ne idi?

  İvmeyi azaltmak için eğik düzlem kullanarak zaman aralıklarında hassas ölçüm yaptı. Eğimi yavaş yavaş artırdı ve günümüzde de kabul görülen görüş ortaya çıktı.

Bu görüş: Büyüklüğü ‘g’ ile gösterilen serbest düşme ivmesidir. Başlangıç nasıl olursa olsun havanın cisim üzerindeki etkisi ortadan kaldırılarak ya da göz ardı edilerek yalnızca yer çekimi etkisi ile gelişen harekettir. Cisim aşağı bırakılır ya da yukarı atılır. Bu ivme cismin özelliklerinden (kütle, yoğunluk, biçim vs.) bağımsızdır. Yer çekimi etkisi bütün cisimler üzerinde aynıdır. Kısacası sabit bir ivme ile düşüş Dünya’nın çekiminden ileri gelir. 

  ‘g’ değeri enlem ve yükseklik ile bir miktar değişir. Örneğin yükseklik arttıkça azalır. Ancak yeryüzünde, orta enlemlerde ve deniz seviyesinde genellikle 9,8 m/s²  (32 ft/s²) alınır.

 Biraz Mercek Altına Alalım

  2 Ağustos 1971’de David Scott Ay’da bir çekiç ile tüyü aynı anda aynı yükseklikten bırakıyor ve aynı anda Ay zeminine düştüklerini görüyor. Bu deneyi günümüzde laboratuvar ortamında havası tamamen boşaltılmış tüp içerisinde yapıyoruz. 

Bir cisim teknik açıdan bakıldığında “serbest düşüş” genel düşüncenin aksine yere düşüyor olmayabilir. Yukarı hareket eden bir cisim, eğer üzerinde sadece yerçekimi kuvveti etki ediyorsa, normal olarak düşüyor farz edilir. Bu nedenle, Ay serbest düşüştedir. (Wikipedia)

-İtiş gücü olmayan uzaydaki bir uzay aracı. 

-Yukarı fırlatılan bir obje.

 -Yerden yukarı yavaş hızlarda zıplayan bir insan. (hava direnci ağırlığa göre önemsizken)

-Ağaçtan düşen elma.

Verdiğimiz örnekler ve keşif hikayesi durgun hal üzerinden olsa da serbest düşme yalnızca durgun halden sonra var olan bir etki değildir.  Yukarıda başlangıç nasıl olursa olsun derken bundan bahsedilmektedir.

  Sabit ivmeli hareket denklemleri Dünya yüzeyi yakınlarında serbest düşme için de geçerlidir. Yani bu formüller hava etkisinin göz ardı edilebildiği durumlarda, ister aşağı ister yukarı yönde olsun, dikey doğrultuda hareket eden cisimlere uygulanır. Bu kısımda üç noktada dikkatli olmalıyız:

1. Hareketin yönü y ekseni boyunca (dikey) olup eksenin pozitif yönü yukarı doğrudur. 
2. Serbest düşme ivmesi negatiftir. Yani y ekseni boyunca aşağıya, Dünya’nın merkezine doğrudur. Bu yüzden de ‘g’nin denklemlerdeki değeri – ‘dir.
3. Yer kürenin yüzeyi yakınlarında serbest düşme ivmesi a= -g= -9.8 m/s² ‘dir. Ancak büyüklük         g= 9.8 m/s² ‘dir.

NOT: Genel bir yanlış vardır ki; cisim yukarı atılıyorsa -g, aşağı bırakılıyorsa +g alınır. İşin aslı y ekseninin nasıl seçildiğiyle anlaşılır. Yukarı yönlü ise cisim hangi yönde atılırsa atılsın a= -g olur. Çünkü yer çekimi, yer merkezine doğrudur. Yani cisim yukarı yükselirken yer merkezine zıt bir durumdadır. Bu da bize –‘yi getirir. Yukarıdaki  maddelerde –, serbest düşen cismin ivmesinin aşağı doğru olduğunu göstermektedir.

  Bir de maksimum yükseklik durumu vardır. Bu, yerden dikey yönde  Vo ilk hızı ile atılan bir cismin çıkabileceği en yüksek noktadır. Bu noktada hız sıfırdır. Bu sebeple zamansız hız formülünde V=0 alınır ve y-y0= hmax için,

                                            hmax= Vo²/2g olur. 

Ölçülebileni ölç, ölçülemeyeni  ölçülebilir yap!  

                                                                                    –Galileo  Galilei

Yazar: İrem Mirza

KAYNAKÇA

-Fiziğin Temelleri 1. Kitap (9.baskı) – Halliday & Resnick

-Üniversiteler İçin Fizik (4.baskı) – Bekir Karaoğlu

-Fen ve Mühendislik için Fizik 1 (5.baskı) – Serway & Beichner