Eylemsizlik ve Kütle Aynı Şey mi?

Markette ağır dediğimiz şey, aslında iki ayrı cümlenin karışımıdır. Biri, cismi hızlandırmanın ne kadar zor olduğudur. Öteki, yerin o cismi ne kadar kuvvetle çektiğidir. Birincisine eylemsizlik, ikincisine ağırlık denir. Kütle, klasik fizikte eylemsizliğin ölçüsüdür. Ağırlık ise o kütleye bulunduğunuz yerin uyguladığı kuvvettir. Üç kelimeyi aynı kefeye koyunca hesap da şaşar.

Harekete direnç

Eylemsizlik, cismin hızını değiştirmeye direnmesidir. Duran cisim, itilmezse durur. Giden cisim, bir kuvvet uygulamazsanız aynı yönde gitmeyi sürdürür. Sürtünme bu cümleyi günlük hayatta gizler. Top yuvarlanıp durur, çünkü zemin ve hava onu iter. Uzayda aynı top, itilmeden durmaz. Duruyorsa da itilmeden yola çıkmaz.

Kütle, bu direncin sayısındaki karşılıktır. Aynı itmeyle büyük kütle az hızlanır, küçük kütle çok hızlanır. Bu, cismin ağır görünüp görünmemesinden bağımsız bir ölçümdür. İtme ile hızlanma arasındaki bağ, kuvvetin kütle çarpı ivme olduğu tanıdık ilişkidir. İlişki, yerçekimi olmayan bir odada da çalışır.

Ağırlık başka cümle

Ağırlık, kütle ile bulunduğu yerdeki çekim ivmesinin çarpımıdır. Aynı kütle Dünya'da başka, Ay'da başka ağırlık verir. Kütle taşınmaz. Ağırlık, gittiğiniz yere göre değişir. Bu yüzden kiloyu tartı sonucu sanmak, tartının hangi çekimde çalıştığını unutmaktır. Yaylı tartı kuvvet ölçer. Kütleyi ancak o kuvveti bildiğiniz bir çekimde kütleye çevirirsiniz.

Ay'da yürümek bu ayrımı hissettirir. Adım daha kolay yükselir, çünkü ağırlık azalmıştır. Aleti hızlandırmak ise kütleyle ilgili olduğu için Dünya'daki kadar direnç gösterir. İniş ekiplerinin taşıdığı aletler hafif hissettirir, durdurması yine emek ister. O ekiplerin getirdiği taşlar örnek yazısında başka bir soruyu yanıtlar. Burada yeterli olan, taşın kütlesinin Dünya yolculuğunda değişmediğidir.

İstasyonda ağırlıksız kütle

İstasyon, Dünya'nın çevresinde sürekli düşen bir araçtır. İçindeki eşya da aynı biçimde düşer. Bu yüzden tartı sıfır yazar. Sıfır, kütlenin yok olduğu anlamına gelmez. Ağırlığın, serbest düşüşte hissedilmediği anlamına gelir. Günlük yaşamın bu tarafı istasyon yazısında anlatılır.

Ağırlıksız bir aleti itmek yine zordur. Büyük kütle yavaş hızlanır ve bir kez hızlanınca durdurmak da aynı emeği ister. Elinizden kaçan bir kutu, hafif olduğu için değil, hızını koruduğu için tehlikelidir. Eylemsizlik, yerçekimi hissi kesilince de yerinde durur. Bunu unutan mürettebat, kütleyi ağırlık sanmış olur.

İki kütle neden birlikte gidiyor

Klasik fizikte bir de çekim kütlesi vardır. Çekim kuvvetinin büyüklüğünü o belirler. Eylemsizlik kütlesi ise hızlanmaya direnci belirler. Deneyler, bu iki ölçünün birbirinden ayrılmadığını gösterir. Ayrılmamış olmaları mantıken zorunlu değildi. Zorunlu olmayışı, Einstein'ın çekimi bir kuvvet gibi değil, hareketin yolu gibi ele almasına kapı açtı. O kapının öyküsü kütleçekimi yazısında izlenir.

Günlük dilde ikisine de kütle deriz. Deriz, çünkü ölçüler uyumludur. Uyum, kelimelerin aynı işi gördüğü anlamına gelmez. Eylemsizlik hareketin değişmesine direnir. Çekim, kütleleri birbirine doğru ivmelendirir. Aynı sayı iki işte de kullanılabilir. İki iş yine iki iştir.

Karışınca ne olur

Ağır cismi durdurmak zordur dendiğinde çoğu zaman kütle kastedilir. Ağır cismi kaldırmak zordur dendiğinde kuvvet kastedilir. Birinci cümle istasyonda da geçerlidir. İkinci cümle istasyonda boşa düşer, çünkü kaldırılacak bir ağırlık hissi kalmamıştır. Haberi okurken hangi cümlenin kurulduğunu sormak, sayıyı doğru rafa koyar.

Sık sorulan sorular

Ağırlıksız ortamda kütle de sıfır mı olur?

Hayır. Hissedilen ağırlık sıfırdır. Kütle durur. Aleti hızlandırmak ve durdurmak yine kütleye bağlıdır.

Ay'da kütlem değişir mi?

Hayır. Değişen ağırlıktır, çünkü çekim ivmesi farklıdır. Aynı itme, aynı kütlede aynı hızlanmayı verir.

Eylemsizlik ile çekim kütlesi neden ayrı anılır?

Biri hız değişimine direnç, öteki çekim kuvvetinin ölçüsüdür. Deneyde ayrılmamışlardır. Ayrılmamış olmaları, iki tanımın aynı cümle olduğu anlamına gelmez.