KÜTLE VE AĞIRLIK
Kütle ve ağırlık genellikle birbirine karıştırılır.
“Dünya’da 60 kilogram gelen adam ayda 10 kilogram geliyormuş!” denildiğini bir yerlerden duymuşsunuzdur.
Bu cümle kütle ve ağırlığın birbirine karıştırılmasına güzel bir örnektir. Dünya’da 60 kilogram ( kütle birimidir. ) geliyorsa, Ay’da da 60 kilogram ( kütle birimidir. ) gelir.
Cümleyi fiziğe uygun duruma getirelim.
“Dünya’da 60kilogram-kuvvet ya da Newton gelen cismin ağırlığı ayda 10kilogram-kuvvet ya da Newton geliyor. ” Bu cümle ile ağırlık ve kütle birbirine karıştırılmamış olur.
Kütle’nin birimi kilogram, ağırlığın birimi kilogram-kuvvet ya da Newton dur.
Her birinin ağırlığı Dünya’da 1 kilogram-kuvvet gelen 60 tane çelik bilye ile uzay aracına binip, aya gittiğinizi düşünün. Dünya’da 60 kilogram-kuvvet bulduğunuz bilyelerin toplam ağırlığını ayda hesapladığınızda 10 kilogram-kuvvet geldiğini varsayalım.
Bilyelerinizi incelediğinizde, hacimlerinde, cinslerinde, bulundurdukları atom sayılarında, fiziksel ya da kimyasal yapılarında hiçbir fark olmadığını göreceksiniz.
Bilyelerinizin içindeki atom sayıları bilyeleri nereye götürürseniz götürün değişmeyecektir.
Bu sayının gram cinsinden ya da kilogram cinsinden değeri bize kütleyi verir.
Kütle, sıcaklık, basınç ya da yere göre değişmez.
Dünya’da 60 kilogram gelen cisim Ay’da da 60 kilogram gelecektir.
Cismin içinde bulundurduğu madde miktarına kütle denir.
Şimdi de ağırlığı anlamaya çalışalım;
Yukarıdaki bilye örneğinde de olduğu gibi, ağırlık cismin bulunduğu yere göre değişir.
Bu nedenle Dünya’daki ağırlığı 60 Newton olan cismin Ay’daki ağırlığı 10 Newton gelebilir.
Dünya’da ağırlığı 60 kilogram-kuvvet gelen cisim Ay’da neden 10 kilogram-kuvvet geldi ?
GDünya = m.gDünya
60 Newton = m.10m/sn²
60 kilogram.m/sn² = m.10m/sn² den m’i çekersek
m = 60kilogram.m/sn² / 10 m/sn² = 6 kilogram
Ay için hesaplarsak
GAy = m.gAy
10 Newton = 6 kilogram.gAy
Buradan gAy ‘ ı çekersek
gAy = 10kilogram.m/sn2 / 6kilogram
gAy yaklaşık 1,6666666666 m/sn2
Bu değeri anlamlaştırırsak ağırlığın yere göre değişmesi o yerin sahip olduğu yer çekimi ivmesinin büyüklüğü ile değişecektir.
Ve çok sık duyduğunuz bir şey daha; Dünya’mız, Güneş’in çevresinde dolanır.
Neden dolanır, kocaman uzayda başka bir yere gitmez.
“Çünkü onu, Güneş kendisine doğru çeker.” , dediğinizi duyar gibiyim.
Newton da, neresine düştüğünü bilmiyorum, ancak elmanın yere düştüğünü gördüğümde, aklındaki sorunun; Dünya neden Güneş’in çevresinde dönüyor, neden bir başka yere gitmiyor? Sorusu olduğunu düşünüyorum.
Elma yere düşmüştü, şimdiye kadar bunda ilginç bir taraf yoktu, çünkü sadece elma değil tüm cisimler yere doğru düşüyordu.
İlginç olan, elmanın yere düşmesi değil Güneş’in Dünya’yı kendisine doğru çekiyor olmasıydı.
Elmayı yere düşüren neden de Dünya’mızın elmayı kendisine doğru çekmesidir. Bunu yer çekimi olarak duydunuz.
Her hangi bir kütlenin, Bir başka kütle tarafından çekilme kuvvetinin değeri bize o maddenin ağırlığını verir.
AĞIRLIĞI NASIL BULACAĞIZ?
Sarmal bir yay alıp bir ucunu tavana sabitlediğinizi düşünün.
Sarmal yayınızın boyunu ölçün. Varsayalım ki 40 cm. Bu sarmal yayın ucuna 1 Newtonluk ağırlık bağlayın. Bağladığınız cismi Dünya kendisine doğru çekeceği için yayınız aşağıya doğru uzayacaktır.
Uzamış yayınızın da boyunu ölçün. Varsayalım ki yayınızın uzunluğu 45 cm oldu. Demek ki yerküre, sizin yayınıza göre, 1 Newtonluk ağırlık için yayınızı 5 cm uzatıyor.
Yayınıza değerini bilmediğiniz bir ağırlık astığınızda yayınızın uzunluğu 55 cm olsun. Yayın ilk uzunluğu 40 cm di. Aradaki fark 15 cm oldu. Bir önceki ölçümden, yayınızın 1 Newton için 5 cm uzadığını biliyorsunuz. Yayınız 15 cm uzadığına göre astığınız cisme yerin uyguladığı kuvvet 3 Newton olacaktır.
Basit bir yay ile yaptığınız bu şey, bir ölçü aletidir artık. Onunla güvenilir bir şekilde cisimlerin ağırlıklarını bulabilirsiniz.
Bu aletin fen bilimlerindeki adı DİNAMOMETREdir.
El kantarı, omuz kantarı, baskül vb. mekanik tartı araçları sizin yaptığınız bu basit sisteme göre yapılmaktadır.
Bir kilogramı nasıl belirleyeceğiz?
Bunun için uluslar arası standartlar cetveline bakmanız gerekecektir. Burada; +4C° deki bir dm3 saf suyun kütlesi seçilmiş ve buna 1 kilogram denilmiştir. Ancak su buharlaşacağı için tanımlanan su kütlesi eşit kütlede platin – iridyum alaşımından yapılmış bir silindir alınmıştır. Bu silindir, Paris yakınlarındaki Uluslararası Ağırlık ve Ölçüler Bürosu’nda saklanmaktadır.
 
National Institute of Standards and Technology
SI birim sisteminde kütle birimi kilogram ( kg ) dır. Kütle biriminin alt ve üst katları
1 kg = 1000 g 1 ton = 1000 kg 1 gram = 1000 mg dır.
Ağırlık birimi ise Newton ya da kilogram-kuvvet tir.
Kuvvet yerine ağırlığı, ağırlık yerine kuvveti kullanabiliriz.
Kuvvet = Kütle.İvme
F = m.a
N = kg.m/sn2
Ağırlık = Kütle.yerçekimi ivmesi
G = m.g
N = kg.m/sn2
Birimleri eşit olan değerlerin kendileri de birbirine eşittir.
|
