Kütle ve Ağırlık

Kütle ve ağırlık bilincinde ya da değil; gündelik hayatta çoğu kez aynı anlamda kullandığımız farklı iki fizik terimidir. Aralarındaki en büyük benzerlik hiçbir benzerliklerinin olmamasıdır. Peki, hiçbir benzer özelliklerinin olmamasına rağmen kütle ile ağırlığı neden karıştırıyoruz ? Kütleyi, cismin ağırlığını ölçerek dolaylı yoldan hesaplamaktayız. Bu da iki fizik teriminin karıştırılmasındaki en büyük bahanedir.

Kütle Nedir ?

Kütle, klasik fizikte cismin ivmelenmeye karşı gösterdiği dirence denir. Yani kütleyi dolaylı şekilde madde miktarı olarak tanımlayabiliriz. Aslında tanımı basitleştirme çabası yanlış bir yol. Kütle ile ağırlığın karıştırılmasının nedeni kütlenin net bir izahının yapılmamasıdır. Ne yazık ki modern fizik de bugün kütlenin net bir tanımını yapamamaktadır. Öyle ki Newton’a karşılık Einstein kütlenin özelliklerinden olan kütle çekimi kuvvetini yok sayar bir şekilde kütlenin uzay zamanı büktüğünü teori eder.

İzafiyet Teorisinde Kütle

kutle-cekimi-uzay-zaman-bukulmesi

Einstein izafiyet teorisinde, uzay ile zamanın bir birine bağlı olduğunu ve kütlenin de uzay-zamanı büktüğünü dile getirir. Bükülen uzay-zaman cisimleri birbirine yaklaşmaya iter. Newton ise kütle çekimi için bir noktasal kütlenin diğer bir noktasal kütleyi ikisini birleştiren bir çizgi doğrultusundaki bir kuvvet ile çektiğini söylemiştir. Yani Newton yer çekiyor, Einstein gök itiyor diyor.

Kütlenin Özellikleri

Kütle bulunduğu konum itibari ile değişmez.

Kütle eşit kollu terazi ile ölçülür. (Dolaylı bir ölçümdür.)

Skaler bir büyüklüktür. (Yönlü değildir.)

Birimi kilogramdır. (Kg)

Ağırlık Nedir ?

Ağırlık bir cisme etki eden kütle çekimi kuvvetidir.  Kütle x kütle çekimi ivmesi şeklinde formüle edilir.

Ağırlığın Özellikleri

Ağırlık cismin bulunduğu konuma göre değişebilir.

Ağırlık dinamometre ile ölçülür.

Vektörel bir büyüklüktür. (Yönlüdür. Yönü ona ağırlığı kazandıran cismin merkezine doğrudur.)

Birimi newtondur. (N)

Kütle ile Ağırlık İlişkisi

Kütle ile ağırlık arasındaki ilişkiyi daha iyi anlamak için bir mantık sorusu soralım. Dünyada 70 Kg çeken bir insan Ay’da kaç Kg çeker ? Cevap yine 70 Kg’dır. Çünkü Kg kütle ölçü birimidir ve kütle değişmez. Ağırlık ise değişir. Çünkü ağırlık maruz kalınan kütle çekimi kuvvetinin büyüklüğüdür. Ay’ın kütle çekimi kuvveti Dünya’nınkinden 6 kat daha azdır. 70 Kg olan bir cisim, Dünya’da yaklaşık olarak 70 x 9,81 = 686,7 newton ağırlığında ölçülürken Ay’da 70 x 1,62 = 113,4 newton olarak ölçülür. Hatta ağırlığımız dünyanın başka noktalarında bile farklılık gösterebilir. Çünkü Dünya’nın kütle çekimi kuvveti her yerinde aynı değildir.

kutle

1 kg’lık kütlenin ağırlığı Paris’te 9,81 N. alınırsa

Ekvator’da 9,78 N

Kutuplarda 9,83 N

İstanbul’da 9,80 N

Ankara’da 9,78 N

Antalya’da 9,78 N ölçülür.

Makaleyi şu ünlü mantık sorusunu cevaplayıp bitirelim.

1 Kg demir mi ağırdır, 1 Kg pamuk mu yoksa ikisi de aynı ağırlıkta mıdır ?

İlkokulda birçoğumuz günlük deneyimlerine bakarak cevabın demir olması gerektiğini düşünmüşüzdür. Bazılarımız ise eşit diyerek hocadan aferimi kapmıştır.  Demir diyen arkadaşlar daha sonra havanın kaldırma kuvvetini keşfeder ve doğru cevabın pamuk olması gerektiğini iddia ederler.

Peki, pamuk aynı kütleye sahip demirden nasıl daha ağır olur ? Pamuk diyen arkadaşların teorisi şöyle: Havanın da sıvılar gibi bir kaldırma kuvveti vardır. Pamuğa etki eden kaldırma kuvveti demire oranla daha fazladır. Ve pamuğa kaldırma kuvveti etki ettiği halde 1 Kg çekiyorsa demirden daha ağır olmalıdır.  Teori doğru gibi görünüyor ancak unutulan bir husus var. Demir ile pamuğa etki eden kaldırma kuvveti ortadan kaldırıldığında pamuk tartı üzerinde 1 Kg’dan daha fazla bir büyüklüğü verecek demektir. Yani pamuğun kütlesini yanlış ölçmüşsün dostum. Kısaca bu ölçümü havası boşaltılmış bir ortamda yaparsak demir ile pamuğun aynı ağırlıkta olduğunu görebiliriz.

Yorum Yap

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Şu HTML etiketlerini ve özelliklerini kullanabilirsiniz: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>